摘要：文中介绍了在测力传感器的贪图过程中经常运用的两种应力齐集的贪图原则。按照这两种应力齐集的原则，对弹性体进行结构贪图，能够收到提高测力传感器的测力精度和测力火速度的优越效果。

要害词：测力传感器，应力齐集，精度，火速度

一、概述

对于电阻应变片式测力传感器（以下简称“测力传感器”）来说，弹性体的结构外形与相关尺寸对测力传感器机能的影响极年夜。可以说，测力传感器的机能首要取决于其弹性体的外形及相关尺寸。若是测力传感器的弹性体贪图不合理，无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品格多好，测力传感器都难以达到较高的测力机能。是以，在测力传感器的贪图过程中，对弹性体进行合理的贪图至关主要。

弹性体的贪图基较年夜的安设空间位置，因而筒式测力传感器弹性体的高度与直径之比很难做到充沛年夜，弹性关心片部位圆周上应力（应变）将不屈均分布，而且不屈均分布的情形随弹性体受力情形的转变而改变。在这样的前提下，弹性关心片部位的应力（应变）与被测力不能连结严厉的对应相干，将造成光鲜明显的测力误差。

为了减小因为弹性体受力前提的转变引起的测力误差，有些传感器贪图者接纳在筒式测力传感器弹性体上增添贴片数目的方式，尽概略将弹性体上贴片部位圆周上应力（应变）分布不屈均的情形测量出来。这样的处置责罚方式有必然的效果，可以减小弹性体受力前提的转变引起的测力误差。但这种方式究竟?结果是一种被动的方式，增添的贴片数目老是有限的，照样很难把弹性体上贴片部位圆周上应力（应变）分布不屈均的情形悉数测量出来，测力误差减小的水平不足较着。

因为弹性体受力前提的转变引起的测力误差的本色是弹性关心片部位圆周上的应力（应变）的不划定礼貌分布，若是能使弹性关心片部位圆周上的应力（应变）分布受到必然前提的束厄窄小，迫使贴片部位的应力（应变）按照某一纪律分布，因而使得弹性关心片部位的应力（应变）与被测力根底连结严厉的对应相干，由此来减小因弹性体受力前提的转变引起的测力误差。

对于筒式测力传感器来说，在承载强度充沛的前提下，若是将弹性关心片部位圆周上不贴片的部位挖空（见图2），使得应力只能在未挖空的部位分布，年夜年夜改良了应力（应变）不划定礼貌分布的情形。概略说，应力（应变）的不划定礼貌分布仅仅限于未挖空的部位，而且其不划定礼貌分布的水平不会很年夜。是以，在未挖空的部位粘贴电阻应变片，就能使测得的应力（应变）与被测力根底连结严厉的对应相干。

上述处置责罚方式现实上出于这样一个事理：经过过程某种设施，使弹性体上的应力（应变）集等分布在便于贴片检测的部位，实现测得的应力（应变）与被测力根底连结严厉的对应相干，以担保传感器的测力精度。

作者曾用上述方式对筒式测力传感器进行改造。改造前的通俗筒式传感器测力误差年夜于1% F.S.，改造后（局部挖空）的筒式传感器测力误差为0.1~0.3%F.S.，测力精度光鲜明显提高。

三、提高应力（应变）水平的应力集华夏则

若要测力传感器达到较高的火速度，凡是应该使电阻应变片有较高的应变水平，即在弹性体上贴片部位应该有较高的应力（应变）水平。

实现弹性体上贴片部位达到较高应力（应变）水平有两种常用的方式：

（1）集体减小弹性体的尺寸，周全提高弹性体上的应力（应变）水平；

（2）在贴片部位四周对弹性体进行局部削弱，使贴片部位局部应力（应变）水平提高，而弹性体其余部位的应力（应变）水平根底不变。

以上两种方式都可以提高贴片部位的应力（应变）水平，但对弹性体集体机能而言，局部削弱弹性体的效果要远好于集体减小弹性体尺寸。因为局部削弱弹性体既能提高贴片部位的应力（应变）水平，又使得弹性体集体连结较高的强度和刚度，有利于提高传感器的机能和行使效果。

局部削弱弹性体提高贴片部位应力（应变）水平的事理是：经过过程局部削弱弹性体，造成局部的应力齐集，使得应力齐集部位的应力（应变）水平光鲜明显高于弹性体其余部位的应力水平，将电阻应变片粘贴于应力齐集部位，就可以测得较高的应变水平。

局部应力（应变）齐集的方式在测力传感器的贪图中经常被接纳，尤其在梁式测力传感器（如弯曲梁式和剪切梁式测力传感器）的弹性体贪图中被普遍应用。局部应力（应变）齐集方式应用较为成功的当数剪切梁式测力传感器。剪切梁式测力传感器是经过过程检测梁式弹性体上的剪应力（剪应变）实现测力的，其弹性体的结构如图3所示（为了便于声名题目问题，这里仅以一简支梁式的弹性体为例）。

由材料力学中有关梁的应力分布常识可知，当梁承受横向（弯曲）载荷时，在梁的中性层处剪应力（剪应变）最年夜。若是要检测梁上的剪应变，应该在梁的中性层处贴片。为了提高贴片处的剪应力（剪应变）水平，可将弹性体两侧各挖一个盲孔（见图3的2处），盲孔的中央应在中性层处。电阻应变片应该粘贴在盲孔的底面上，即图3中工字形断面（A－A剖面）的腹板上。

对于梁形构件来说，其弯曲强度是首要矛盾。在一个梁知足弯曲强度的情形下，剪切强过活常裕量较年夜。当在中性层四周挖盲孔后，该截面上腹板上的剪应力（剪应变）光鲜明显提高，然而该截面上的弯曲应力提高很小。是以，剪切梁式弹性体应用局部应力齐集方案后，被检测的剪应变年夜年夜提高，使该测力传感器的火速度较着提高，而对整个梁的弯曲强度影响很小，使整个梁连结了优越的强度和刚度。

四、小结

在测力传感器的贪图过程中，如能自觉地按照上述两种应力齐集的原则，对弹性体进行结构贪图，就能够收到提高测力传感器的测力精度和测力火速度的优越效果。天真、适合地运用应力齐集的原则，对于贪图和出产高机能的测力传感器具有主要的适用意义。

参考文献

[1]. 刘高文主编，《材料力学》，高档教育出书社，1979年

Principles of Concentrating Stress in the Design of Load Cells

Abstract: This paper introduces two principles of concent