[發(fā)明專利]一種應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310077020.8
• 申請(qǐng)日: 2023-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116105590A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 晏志鵬;劉瀟;雒平華;劉忙賢;馬啟偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中航電測(cè)儀器（西安）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B7/16
• 分類(lèi)號(hào): G01B7/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

1.一種應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：絕緣基底(8)；

所述絕緣基底(8)上設(shè)置有主柵(1)、調(diào)節(jié)柵(2)、短路環(huán)(3)和焊盤(pán)(5)；所述主柵(1)與若干個(gè)調(diào)節(jié)柵(2)串聯(lián)；所述調(diào)節(jié)柵(2)與焊盤(pán)(5)進(jìn)行連接；所述焊盤(pán)(5)外接引線，傳遞電阻值的變化信號(hào)；所述主柵(1)和調(diào)節(jié)柵(2)上覆蓋有密封層(9)，防止外界金屬雜質(zhì)的影響；所述調(diào)節(jié)柵(2)均勻分布于主柵(1)兩側(cè)；所述短路環(huán)(3)為若干個(gè)，所述調(diào)節(jié)柵(2)與短路環(huán)(3)并聯(lián)；所述短路環(huán)(3)上設(shè)置有切斷標(biāo)記，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)柵(2)的電阻值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣基底(8)設(shè)置有修形邊框(7)和MARK點(diǎn)(6)；所述修形邊框(7)位于絕緣基底(8)的四個(gè)端點(diǎn)；所述MARK點(diǎn)(6)位于焊盤(pán)(5)的兩側(cè)；所述修形邊框(7)和MARK點(diǎn)(6)均可作為基準(zhǔn)點(diǎn)，引導(dǎo)切割短路環(huán)(3)的切斷標(biāo)記。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述若干個(gè)短路環(huán)(3)的電阻值均不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主柵(1)的電阻取值范圍為標(biāo)稱電阻的40％～88％；所述標(biāo)稱電阻的阻值由人為設(shè)定。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)柵(2)的電阻R_i取值范圍為標(biāo)稱電阻的2％～40％；調(diào)節(jié)柵(2)采用等比數(shù)列設(shè)計(jì)方法，即第一個(gè)調(diào)節(jié)柵(2)的電阻值為標(biāo)稱電阻1％～12％，第i個(gè)調(diào)節(jié)柵(2)的電阻值為第i-1個(gè)調(diào)節(jié)柵(2)的電阻值的m倍，m取值40％～90％；

所述調(diào)節(jié)柵(2)的電阻R_i為

R_i＝m^n-1×z×R_b?(1)

其中，R_i為第i個(gè)調(diào)阻柵(2)的電阻，單位Ω；m為每個(gè)檔位縮放值，一般為40％～90％；Z為調(diào)節(jié)柵第一個(gè)檔位占標(biāo)稱電阻比例，一般為1％～12％；R_b為應(yīng)變計(jì)標(biāo)稱電阻，單位Ω。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述短路環(huán)(3)的切斷標(biāo)記采用機(jī)械切割方式或激光切割方式斷開(kāi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)柵(2)與短路環(huán)(3)并聯(lián)，具體為：

所述調(diào)節(jié)柵(2)與短路環(huán)(3)進(jìn)行并聯(lián)，得到電阻值R′_i：

其中，r為短路環(huán)(3)的電阻，單位Ω；

應(yīng)變計(jì)的設(shè)計(jì)電阻為:

其中，Rs為設(shè)計(jì)電阻，單位Ω；X為主柵設(shè)計(jì)電阻占比，一般為40％～88％；若并聯(lián)電阻足夠小，即lim_r→0R_s＝XR_b。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主柵(1)和調(diào)節(jié)柵(2)為腐蝕箔板而成；

所述調(diào)節(jié)柵(2)腐蝕后電阻變化系數(shù)為w，則切割第i個(gè)短路環(huán)(3)，電阻增大變化w(R_i-R′_i)；

短路環(huán)(3)調(diào)節(jié)電阻的公式為：

式中：R_c為測(cè)量阻值，通過(guò)調(diào)阻不斷接近于標(biāo)稱阻值R_b，單位Ω；R_f為腐蝕后的實(shí)測(cè)電阻的電阻值，單位Ω；R_c1為腐蝕后的初始電阻實(shí)測(cè)值，單位Ωα為短路環(huán)切割狀態(tài)，α∈[0,1]，1表示短路環(huán)需切割，0不切割；w為腐蝕后調(diào)節(jié)柵(2)電阻變化系數(shù)；R′_i為短接后調(diào)節(jié)柵電阻值，若r→0則R′_i忽略不計(jì)。

9.一種應(yīng)變計(jì)調(diào)阻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：在絕緣基底(8)上刻蝕出主柵(1)和調(diào)節(jié)柵(2)；將主柵(1)與若干個(gè)調(diào)節(jié)柵(2)串聯(lián)；調(diào)節(jié)柵(2)與短路環(huán)(3)并聯(lián)；將短路環(huán)(3)進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)電阻放大，對(duì)實(shí)測(cè)電阻與標(biāo)稱電阻進(jìn)行比對(duì)，選擇合適的短路環(huán)(3)進(jìn)行逐次逼近切割，實(shí)現(xiàn)電阻調(diào)整，將主柵(1)和調(diào)節(jié)柵(2)上覆蓋密封層(9)，防止外界金屬雜質(zhì)的影響。