[其他]整體剪切梁式傳感器

無效

• 申請號: 85203326
• 申請日: 1985-09-02
• 公開（公告）號: CN85203326U
• 公開（公告）日: 1986-04-30
• 發明（設計）人: 王志正;王林遠
• 申請（專利權）人: 杭州傳感器廠;北京鋼鐵學院
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 浙江省專利事務所
• 代理人: 王江成,舒良

本發明涉及一種用于測力與稱重系統的電阻應變式傳感器。

應變式傳感器測力的原理如下：把電阻應變片貼于彈性元件或彈性梁的表面。彈性元件或彈性梁在力的作用下發生變形，與應變的大小成比例，電阻應變片的電阻相應地變化，從而可用電的方法測力。美國專利3949603提供了一種應變片傳感器，它的基本結構由梁，支承及粘貼于梁側面的應變片所組成。具有一系列優點，諸如非測荷載的不敏感性，溫度變化不敏感性，可靠性，有防過載的能力等，突出的優點是這種傳感器不具有荷載作用點敏感性問題。因而測量方便，重復性好，精度也較高。但是由于加載軸線與反作用力軸線不在一條直線上。從而使得首先它要求梁的固定端做得足夠大，以便能支承聯接螺栓或其它類型的緊固裝置來保護由于固定梁而產生的力矩，其次它的緊固剛度直接影響到傳感器的檢測精度，尤其在測大載荷的情況下。再次，它不適合作用與反作用力作用于同一軸線上的場合。雖然美國專利4364297等所提供的傳感器解決了同軸線問題。但傳感器結構復雜，使得這類性能優良的傳感器在使用上受到了限制。

本發明的目的在于提供一種結構簡單、合理的傳感器，它的加載作用線與反作用力線相重合，既可測壓力，也可測拉力。

本發明的傳感器是將常規的剪切梁在尾端通過支撐體與底座連在一起，它是用一塊彈性材料從一端中部通過切削加工出一條縫隙，使此彈性材料形成一懸臂梁、底座和支撐體三部分，應變片粘貼于懸臂梁的側表面。為了提高測量精度、可以在梁的兩個側面挖去一部分材料形成一局部工字形截面，當然也可以形成其他形狀的截面，如管狀截面等。應變片則粘貼在工字腹板上，可以貼在與梁縱軸線成45°和135°的方向上，最好是貼在中性軸上。

這種帶底座的剪切梁式傳感器除了可以做成懸臂梁式外，尚可做成雙剪切梁式。它們都克服了一般剪切式傳感器需要高的緊固剛度的問題。由于它不受緊固剛度的影響，它使傳感器相應的消除了固有頻率受緊固剛度的影響。

本發明的傳感器，與已有技術相比，保持了剪切梁式傳感器的所有優點，消除了由于加載作用線與反作用力線不在一條線上所可能造成的檢測誤差，而且結構簡單、合理，制造方便，適合于工業上生產。

圖1是懸臂梁式傳感器。

圖2是沿圖1A－A的截面圖。

圖3是應變電橋圖。

圖4是雙剪切梁式傳感器。

在圖1中，1為懸臂梁，2為連接懸臂梁和底座3的支撐體。由圖可以看出，本發明的傳感器結構由一塊彈性材料經過機械加工形成的三部分組成。

在底座3上有一螺孔13，它的軸線與加載作用線在同一直線上，可用來作為傳感器的過載防護。如安裝防護螺釘25。底座3處可以根據需要再設置一個螺孔23或多個螺孔。比如二個螺孔23、24。

可以在梁的兩側，載荷作用點與支撐體2之間的中部，沿著梁的縱軸線方向，往與加載作用線及梁的縱軸線N·A相垂直的方向挖去一部分材料，形成兩個盲孔4和4′（圖1中只看到4），此兩盲孔使梁的局部地區形成如圖2所示的工字形截面。

一種可行的應變片片數，粘貼位置、方向、布片方式及電橋組成方式見圖2、圖3。電阻應變片9、10及11、12分別粘貼在工字截面的腹板7的兩側面上，其粘貼方向分別與梁的縱軸線成45°和135°，它對稱分布于梁的中性層兩側。電阻應變片是按承受相同應力的接在相對的橋臂上的原則組成測量電橋。在圖3中電阻應變片9及12、10及11分別受同方向應力的分別接在相對橋臂上。當被測載荷作用于加載點5時，梁產生彎曲及剪切變形，而彎曲變形由于應變片粘貼方向、位置及組橋方式基本上被抑制。電橋輸出所反映的是剪切變形。

為了測量上的方便，可以從支撐體2外側打一通孔8一直通向盲孔4以便將電橋引出。且在盲孔4′內的電阻應變片引線通過腹板上的通孔6引至盲孔4以組成電橋。

本發明的傳感器的一個變化形式雙剪切梁式傳感器如圖4所示，實際上是將二個懸臂梁式傳感器拼在一起。相應的元件在圖4中與圖1～圖2中編號相同。它是在一塊彈性材料上通過挖去一部分材料14形成剪切梁1，支撐體2及底座3。

在底座3兩端有固定用螺孔21、22。兩螺孔的軸線對稱于加載作用線。應變片粘貼于梁1的側表面。