基于粘贴式应变称重传感器的设计.pdf

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1、基于粘贴式应变称重传感器的设计杨飞，陈广华，马应林，张宗健(北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044)DesignofPaste——typeStrainWeighingSensorYANGFei．CHENGuang—hua，MAYing—Ijn，ZHANGZong—jian(SchoolofMechanica1．ElectronicandControlEngineering，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China)摘要：设计了一种便于安装、应用方便的粘贴式承重物应变来计算出物体的质量。这种传

2、感器有很应变称重传感器。该传感器采用弹性基座结构传递多优点，如检测精度高，可靠性高，性能稳定等。但应变，采用电阻应变片组成恒压电桥电路检溺q应变，是，它的一些缺点也限制了它的应用，由于传感器本通过选取合适的弹性元件和敏感元件，并根据相关身要成为承重物，就导致在物体质量极大、安装传感指标确定其合适尺寸，最后通过严格粘贴、封装工艺器会影响检测对象正常使用等情况下，这种传感器等使设计的传感器达到相应的指标要求。表现出安装复杂等难以克服的缺点[1]。本文设计关键词：应力应变；粘贴；车载传感器；称重传感的粘贴式应变称重传感器有效地解决了这一问题。器某些特定情况下，

3、弹性元件垂直方向上的力会导致中图分类号：TP212水平方向上的形变。而通过检测水平方向上的应变文献标识码：A就可以检测到垂直方向上的力。文章编号：1001—2257(2O10)O2—0013一O41粘贴式应变称重传感器设计原理Abstract：Designedaneasytoinstall，useandconvenientpaste—typestrainweighingsensor．The以车辆的钢板弹簧为例分析设计粘贴式应变称sensorusesflexiblebasestructuretopassstrain，重传感器，这种传感器也适用于其它场合。由

4、于钢also，itusesresistancestraingaugebridgecircuitto板弹簧弦长的变化与车辆的载重成线性关系。由微composeofconstantpressureteststrain，usingre—积分原理可知，钢板弹簧中的一固定小段AB的长sistancestraingaugebridgecircuitcomposedof度变化也与车辆的载重成线性关系。因此，可以通constant—voltagetoteststrain，selectingtheap—过检测AB的长度变化得到车辆的载重信息，而长propriateelas

5、ticcomponentsandsensitivecompo—度变化我们用电阻应变片来检测。电阻应变片的工nents，accordancewiththerelevantindicatorsto作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外determinetheappropriatesize，finaladoptionofthe界力作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变strictpaste，packagingtechnologyandothersen—化。电阻应变效应的理论公式如下：sorsenablethedesigntoachievethecorr

6、espondingR—PLindexrequirements．由上式可知，金属丝在承受应力而发生机械变Keywords：stress～strain；paste；carsensor；形的过程中，P，L，S三者都要发生变化，从而必然引weighingsensor起金属丝电阻值的变化。当受外力伸张时，长度增加，截面积减小，电阻值增加；当受压力缩短时，长度0引言减小，截面积增大，电阻值减小。因此，只要能测出电阻值的变化，便可知金属丝的应变情况，这种转换目前广泛应用的应变称重传感器都是利用地球关系为：的重力作用，检测物体的重力在垂直方向上造成的△R／R—K。￡(2

7、)收稿日期：2009～O9一O1式中K。——金属材料的应变灵敏系数，主要由实《机械与电子}2010(2)·13·验方法确定，且在弹性极限内基本为4处理电路设计常数值e——金属材料的轴向应变值，即￡=AL／L，4．1恒压电桥设计因此又称e为长度应变值，对金属丝而设计中采用的恒压电桥电路如图1所示，电桥言，其值在0．24～0．4之间L5AC两端接直流在设计中，将金属应变片粘贴在传感器弹性基电源，BD两端底(座)上，当弹性基座受作用力产生应变时，粘贴在为电桥输出端，其上的应变片也随之发生相同的机械变形，引起应它接至内阻为变片电阻发生相应的变化。这样，电阻应变片

8、就将R。的放大器。力学量转换成了电阻的变化量输出。输出端的电2电阻应变片的选择2