[發明專利]一種應變計調阻結構及設計方法

在審

• 申請號: 202310077020.8
• 申請日: 2023-01-17
• 公開（公告）號: CN116105590A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 晏志鵬;劉瀟;雒平華;劉忙賢;馬啟偉
• 申請（專利權）人: 中航電測儀器（西安）有限公司
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發明公開了一種應變計調阻結構及設計方法，包括：絕緣基底上設置有主柵、調節柵、短路環和焊盤；主柵與若干個調節柵串聯；調節柵與焊盤進行連接；焊盤外接引線，傳遞電阻值的變化信號；主柵和調節柵上覆蓋有密封層，防止外界金屬雜質的影響；調節柵均勻分布于主柵兩側；短路環為若干個，調節柵與短路環并聯；短路環上設置有切斷標記，調節調節柵的電阻值。本發明通過將調阻柵設置在主柵兩側，減少蠕變影響，短路環與調阻柵并聯；調阻后該部分調阻柵不參與應變計敏感柵通電回路，避免調阻對敏感柵主體的二次損傷，提高電阻穩定性，保障敏感柵的均勻一致性。

技術領域

本發明屬于應變計技術領域，涉及一種應變計調阻結構及設計方法。

背景技術

電阻應變計作為傳感器核心敏感元件，廣泛應用于衡器產業、消費電子產業。應變計通常采用箔板制備、光刻、腐蝕等工藝實現應變計圖形結構單元；由于存在工藝誤差，腐蝕后的應變計敏感柵存在一定的差異，腐蝕后的電阻無法全部達到標稱電阻。為了保證應變計阻值滿足應用要求，需對應變計電阻進行調整至標稱電阻，簡稱調阻。

目前，電阻電阻應變計調阻技術主要有機械調阻技術和電化學調阻技術，這兩種調阻技術均是通過對降低敏感柵截面積，實現阻值增大的調阻目的。機械調阻主要通過人工采用研磨膏打磨敏感柵進行調阻，容易出現敏感柵打磨點位不均勻、敏感柵變形、打磨應力集中等問題，導致敏感柵一致性較差、電阻穩定性差，進而影響應變計性能。電化學調阻采用電解反應原理，將敏感柵作為陽極，通電時敏感柵與電解液反應微量溶解，形成金屬離子向負極遷移進行調阻，微觀上也會出現敏感柵調阻不均勻、敏感柵側向腐蝕、敏感柵表面離子沉積等問題，應變計性能也受影響，且應變計敏感柵圖形不同，就需要配置不同的調阻頭、算法，設備的通用性不強。這兩種調阻技術調阻精度、調阻的穩定性有限，也帶來應變計阻值、零位分散性較大。而且隨著應變計微型化、高阻值、大輸出等發展趨勢，以及較高的性價比要求，機械調阻、電化學調阻在調阻效率、實現可能性(難度、復雜度、微小尺寸等)方面已經很難滿足要求，必須尋求新的解決方案。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中調阻精度和穩定性有限，調阻效率、實現的難度、復雜度、微小尺寸等方面已經很難滿足要求的問題，提供一種應變計調阻結構及設計方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種應變計調阻結構，包括：絕緣基底；

絕緣基底上設置有主柵、調節柵、短路環和焊盤；主柵與若干個調節柵串聯；所述調節柵與焊盤進行連接；所述焊盤外接引線，傳遞電阻值的變化信號；主柵和調節柵上覆蓋有密封層，防止外界金屬雜質的影響；所述調節柵均勻分布于主柵兩側；短路環為若干個，所述調節柵與短路環并聯；短路環上設置有切斷標記，調節調節柵的電阻值。

本發明的進一步改進在于：

進一步的，絕緣基底設置有修形邊框和MARK點；修形邊框位于絕緣基底的四個端點；所述MARK點位于焊盤的兩側；修形邊框和MARK點均可作為基準點，引導切割短路環的切斷標記。

進一步的，若干個短路環的電阻值均不同。

進一步的，主柵的電阻取值范圍為標稱電阻的40％～88％；標稱電阻的阻值由人為設定。

進一步的，調節柵的電阻R_i取值范圍為標稱電阻的2％～40％；調節柵采用等比數列設計方法，即第一個調節柵的電阻值為標稱電阻1％～12％，第i個調節柵的電阻值為第i-1個調節柵的電阻值的m倍，m取值40％～90％；

調節柵的電阻R_i為

R_i＝m^n-1×z×R_b????(1)