[其他]金屬絲電阻應(yīng)變管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87102483
• 申請日: 1987-03-30
• 公開（公告）號: CN87102483A
• 公開（公告）日: 1988-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凌保明;李宗誠
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 浙江大學(xué)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 陳禎祥

本發(fā)明是一種金屬絲電阻應(yīng)變管，屬于應(yīng)變電測技術(shù)領(lǐng)域。

金屬導(dǎo)線在機(jī)械應(yīng)變作用下發(fā)生電阻變化的現(xiàn)象-應(yīng)變-電阻效應(yīng)是由Lord????kelvin（開耳芬勛爵）于1856年所發(fā)現(xiàn)的。直到1938年至1940年間，由E.Simmons（西蒙斯）在加州理工學(xué)院和A.Ruge（魯奇）在麻省理工學(xué)院同時(shí)分別創(chuàng)制出紙基絲繞式電阻應(yīng)變片后，應(yīng)變-電阻效應(yīng)才開始被應(yīng)用于實(shí)際工程測量。隨著對應(yīng)變片需求的不斷提高，促使應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和制造工藝的不斷改進(jìn)和性能的不斷改善。自1952年起先后出現(xiàn)了金屬箔式電阻應(yīng)變片，半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片以及薄膜電阻應(yīng)變片。

應(yīng)變片具有重量輕、尺寸小和慣性小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用的實(shí)踐已證明它是一種較為精確、靈敏、簡單、多用途以及便于使用的和十分可取的電測敏感元件。然而應(yīng)變片作為一種敏感元件，盡管形式多種多樣，性能各異，它的“片”狀的特征在它有史以來的五十年時(shí)間里卻始終沒有改變。

電阻應(yīng)變片的用途基本上可歸納為下述兩類：

1.工程強(qiáng)度測試和實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析。使用中把應(yīng)變片直接粘貼在要測試的構(gòu)件的某一部位上，使兩者成為一體，如圖5所示。當(dāng)構(gòu)件發(fā)生應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片的電阻值隨著發(fā)生變化，經(jīng)電橋測量電路把應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)換成電信號，並用微應(yīng)變（με）單位顯示構(gòu)件的應(yīng)變量大小。

2.制作多種傳感器。把應(yīng)變片粘貼在專門設(shè)計(jì)好的膜片，筒或環(huán)等彈性元件上，再按用途需要輔以一定的結(jié)構(gòu)裝置及相應(yīng)的測量電路，就構(gòu)成了測量壓力、力等多種物理量的傳感器，如圖6、7、8、9所示。

一般說來，工程上要測量的非電物理量，如果能夠設(shè)法將其轉(zhuǎn)換成壓力或力的變化，那末就可以用應(yīng)變片壓力或力傳感器來進(jìn)行測量。在生理參數(shù)測量方面，生理壓力測量幾乎是不可缺少的。總之，壓力參數(shù)的測量無論在工業(yè)上，生物醫(yī)學(xué)工程上和眾多的科研領(lǐng)域中是最為普遍需要，最受人們所關(guān)注。但是“片”狀的金屬絲電阻應(yīng)變片作壓力傳感器用時(shí)，存在著下述缺陷：

1.長期穩(wěn)定性差。制造工藝上兩次使用粘結(jié)劑，兩次粘貼。在制造應(yīng)變片時(shí)將金屬絲粘貼在基底上，在制造傳感器時(shí)將基底粘貼在彈性元件上。這樣，對粘貼工藝、粘結(jié)劑的穩(wěn)定性、基底材料和粘結(jié)劑傳遞應(yīng)變的能力等的要求很高，然而最好的粘結(jié)劑在一段時(shí)期使用后，也難免要出現(xiàn)蠕變、滯后、疲勞甚至松弛等現(xiàn)象，終使傳感器的長期穩(wěn)定性變差。

2.體積大，重量大。對于小容器小管道壓力測量困難。為使彈性元件的應(yīng)變足以反應(yīng)待測壓力的變化，彈性元件必須有足夠大的表面積，它往往比應(yīng)變片的面積大許多倍。因此，應(yīng)變片傳感器的固有缺點(diǎn)就是體積大，重量大。這對于小容器小管道的直接壓力測量，對于人體內(nèi)腔壓力的直接測量顯然很難辦到，若要測量，就得用導(dǎo)管將待測壓力與外部壓力傳感器相連。但導(dǎo)管的采用就使壓力測試裝置復(fù)雜化，並使壓力測量的精確性，特別是動(dòng)態(tài)壓力測量的精確性受到影響。至于某些根本不允許采用導(dǎo)管的情況下的壓力測量，就無法求助于現(xiàn)行的壓力傳感器了。

3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜。構(gòu)成一個(gè)最簡單的壓力傳感器除必須有應(yīng)變片和彈性元件外，還需有彈性元件的夾持零件，密封墊圈和把待測壓力引入測試腔的壓力引入機(jī)構(gòu)。此外使用時(shí)還需有一套安裝固定壓力傳感器的附件。

4.成本高，價(jià)格昂貴。應(yīng)變片雖是十分廉價(jià)，但應(yīng)變片式壓力或力傳感器的價(jià)格卻不是應(yīng)變片的幾倍或幾十倍，而是上百倍或數(shù)百倍甚至上千倍。

本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)制一種體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、工作穩(wěn)定可靠、成本低廉、具有廣泛用途特別適用于應(yīng)變片結(jié)構(gòu)難以解決的微壓力小管道、小容器和人體內(nèi)腔的壓力測量的應(yīng)變元件-金屬絲電阻應(yīng)變管。

本發(fā)明方案為一種金屬絲電阻應(yīng)變管，其基本特征是在一根管子上制作出一段彈性薄壁管，在該薄壁管段上用金屬電阻應(yīng)變絲均勻地纏繞、粘貼，把金屬絲的二個(gè)引出端頭分別用導(dǎo)線接出，以通向外部電路。方案的具體內(nèi)容是：

1.金屬的或非金屬的管子上制作出薄壁管段，在該薄壁管段的兩端安置上引線環(huán)，然后在薄壁段的外圓上，先涂一層應(yīng)變膠，經(jīng)處理后用制造應(yīng)變片的金屬電阻應(yīng)變絲，從薄壁管段的一側(cè)向另一側(cè)均勻間繞，纏繞時(shí)稍施力拉緊金屬絲，繞制前后將金屬絲的兩個(gè)端頭分別與兩引線環(huán)相連。然后第二次涂上應(yīng)變膠並經(jīng)處理。再從引線環(huán)上接出通向外部測量電路的引出導(dǎo)線，引出導(dǎo)線的走向與管子的軸向平行，在管子的厚壁管段上預(yù)先開好凹槽，引出導(dǎo)線就嵌在這些凹槽中向外引出。用膠水填封凹槽，固定引出導(dǎo)線。