宽范围高线性度荷重弹性元件的设计

一、荷重弹性元件结构形式的选择众所周知,弹性元件是高精度传感器的基础。过去大多数都是采用柱式或筒式结构,由于它对侧向力敏感,力的作用点偏移对输出有明显影响,所以,近几年来国内外都趋向于改变其结构为剪切力传感器。图1所示的轮辐式弹性元件就是其中一例。值得指出的是这种轮辐式结构在稍加修改后就能具有多种用途。例如,它容易做成稳定的低矮形或扁平形受压传感器,也容易做成输出特性对称的拉压两用传感器。尤其是它能方便地与几种检测元件相配合,既能构成电阻应变片式传感器(图1 a),又能构成电容式传感器(图1 b),只不过实现称重测力的检测方法     

活塞式称量传感器的研制

一、引言目前市场贸易结算用计价秤的种类很多,这些计价秤所使用的传感器大多有两种。一种是以弹簧为弹性元件,通过重力和弹簧张力的平衡实现重力测量;另一种是在弹性元件上帖电阻应变片,通过重力使弹性元件变形来影响电阻应变片的电阻值实现重力测量。这两种测量传感器都存在着一个弱点,即弹性元件的抗疲劳性及热稳定性较差,重力加速度因地点的不同也会影响测量。对于应变式传感器,还存在着因加工工艺条件要求较严,使生产成本较高的问题。本文诣在探讨一种用活塞作为弹性元件实现测量的新方法以解决目前称量用传感器的上述问题。二、活塞式…     

平行梁式传感器设计与计算

一、引言最近几年,电子秤的使用日趋广泛。而在这些秤中,最普遍使用的传递元件,则是以应变计为转换元件的电阻应变式测力传感器。关于应变计的使用和特点许多文献中已有介绍,这里仅介绍一种“平行梁式传感器”的设计计算和弹性元件的受力分析。二、结构原理和计算 (一)结构型式之一(见图1) 平行梁式传感器是根据应变计的检测原理,当受到载荷作用时,被粘贴在1-4位置的应变计,分别受到拉和压变形,应变计组成     

计量文摘精粹

1 柱式称重传感器的非线性误差及其线性补偿作者:刘九卿摘要:柱式、筒式弹性元件是正应力称重传感器中应用较多的结构。文章从电桥电路、应变计转换原理、弹性元件力学特性等方面进行分析和理论计算,得出了柱式称重传感器的输出与载荷之间不呈线性关系,而是一个递减的抛物线。重点分析了电桥的非线性、截面积变化的影响、应变计的非线性、弹性元件横向灵敏度的影响、补偿电阻RM 和RS 的影响。介绍了柱式称重传感器的线性补偿原理和线性补偿方法。关键词:称重传感器;弹性元件;非线性误差;半导体应变计;线性补偿(摘自《衡器》2 0 0 4年第2期…     

薄膜应变片及其进展

一、前言应变片式传感器长期以来一直被人们认为是最精确的机电传感器。应变片式传感器通常有两类:非粘贴式(即张丝式)和粘贴式。非粘贴式应变传感器是将应变敏感丝的一端固定,另一端可以自由移动,它可用于位移测量。这种传感器负载产生的位移与所测量参数之间呈比例。它需要的力小,适用于小尺寸和低量程。另外,其过载保护和阻尼也易与传感器结合在一起,结构可采用无机和高温材料,可用于高温和辐射环境。     

扭矩传感器测试原理及应用

20 0 2年第六期上介绍了美国斯图特迈·里奇蒙特(ＳＴＵＴＥＶＡＮＴＲＩＣＨＭＯＮＴ)公司数字式扭矩测试仪 ,仅有二次仪表扭矩测试仪 ,而没有一次仪表扭矩传感器 ,是不能测量扭矩的 ,但是这种数字式扭矩测试仪应与什么样的扭矩传感器相匹配呢 ?下面简单的介绍一下美国斯图特迈·里奇蒙特公司扭矩传感器的设计原理及发展方向。斯图特迈·里奇蒙特最常用的是固定式应变片式扭矩传感器 (表 1) ,此种传感器的测量原理是将应变片采用特殊的技术粘贴在扭力轴上。其中有半桥和全桥之分。半桥仅贴 2片应变片 ,全桥贴 4片应变片。粘贴时将应变片与…     

内埋光纤光栅的复合材料层压板拉伸应变研究

利用内埋在复合材料层间的光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器监测复合材料层压板在拉伸过程中的应变变化,并与复合材料层压板试样表面粘贴的应变片测得数据进行对比,同时研究了光纤光栅的埋植位置对复合材料力学性能的影响。探索了FBG传感器在复合材料应变监测中的有效性和可靠性。结果表明:内埋于复合材料层间的FBG传感器可以有效反映复合材料层压板在受到拉伸载荷过程中的应变变化,对比FBG传感器与应变片测得的实验结果,二者所测得的应变变化趋势吻合良好,而且埋植光纤光栅对复合材料层压板的拉伸强度影响较小。     

基于正交试验的应变片敏感栅结构参数的优化

电阻应变片作为电阻应变式传感器的重要组成部分,其结构参数对传感器的测量精度影响较大。基于正交试验法设计试验方案,建立等强度梁、基底、敏感栅的三维模型,采用ANSYS有限元软件进行模拟分析,研究电阻应变片敏感栅结构参数对传感器应变传递误差的影响。结果表明:应变片敏感栅的弹性模量和栅丝厚度越小,栅丝长度越长,误差越小,栅丝间距存在最优值;栅丝长度对应变传递误差的影响最大,栅丝间距最小;当敏感栅材料为康铜,栅丝厚度0.003 mm,栅丝长度4 mm,栅丝间距0.28 mm,应变传递误差达到最小为0.19%,研究结果对传感器和电阻应变片的设计具有理论指导意义。     

新型应变片、补偿片研制成功

为了提高力传感器性能,1978年中国计量科学研究院传感器组研制成镀铜和镀金端子聚(月先)亚胺箔式应变片各一种(图1);以及传感器用零点平衡补偿电阻片和零点温度补偿电阻片(图2);传感器系数补偿电阻片(图3),系数的温度补偿电阻片(图4);四种补偿片均为镀铜端子片。镀层端子应变片主要优点是:     

智能CFRP加固RC梁荷载效应的实时模拟与测评

制备了4 根炭纤维复合材料(CFRP) 加固钢筋混凝土(RC) 实验梁, 并在梁内钢筋、混凝土及加固CFRP中预置了布拉格光栅光纤传感器(FBG) 和电阻应变片两种传感器。根据钢筋混凝土理论和ANSYS 有限元软件编制了实验梁受弯荷载效应模拟计算程序。实验表明, 实验梁在受弯承载过程中, 布拉格光栅光纤传感器与传统应变片有完全一致的线性关系; 模拟计算出的实验梁受拉钢筋、压区混凝土应变值及挠度与荷载的关系与CFRP 中FBG的实测值吻合较好。由于对既成RC 结构不能在内部装置传感器(会破坏结构降低抗力) , 采用智能CFRP 加固RC 结构可实现加固和实时健康测评双重功能。      

高纯金属与半导体材料

601495半导体应变片和半导体应变片式传感器一(巫昊),《电子技术应用》,1973年,灿28一31 本文对半导体应变片的基本原理和特点及其在传感器上的应用作了一些介绍和讨论。     

复合材料多钉连接钉载矢量传感器

在总结复合材料多钉连接钉载测试方法的基础上,针对单向载荷传感器应用中必须已知钉载方向且需要按照钉载方向装设传感器的缺点,提出了钉载矢量传感器方案。钉载矢量传感器无预设安装角度要求,能够测量载荷方向;并对钉载矢量传感器的选材、应变片方案及开槽尺寸进行了设计,制造了钉载矢量传感器。采用复合材料单钉单剪螺栓连接,分别对钉载矢量传感器测量结果的线性符合性、重复性、安装角度影响以及载荷方向测量能力进行了测试研究。测试结果表明:钉载矢量传感器满足工程上对载荷分配测试的技术要求,验证了本文所提出的钉载矢量传感器的适用性。     

高准确度刚度测量仪结构优化设计

针对高准确度小变形弹性元件的刚度测量需求,以锥形弹性垫圈弹性试验为例,分析了目前国内通用刚度测量仪在测量高准确度小变形弹性元件刚度时存在的问题,通过分析与试验验证,得出在设计高准确度刚度测量仪时,应避免选用悬臂梁式施力机构和悬臂梁式力值测量器的观点,提出力值测量器和位移测量器分别采用柱式力传感器和激光位移传感器,施力机构采用双立柱的高准确度刚度测量仪设计方案。     

薄膜应变计概述

一前言电阻应变片(计)广泛应用于应变测量和压力传感器与加速度传感器等方面。20世纪60年代以前,测量应变都是使用金属丝式或箔式应变片。60年代发展了半导体体型应变片,提高了灵敏度。60年代后期,又发展了Si扩散工艺的应变计传感器,克服了半导体体型应变计稳定性差、一致性不好,难以小型化等缺点。丝箔式及半导体体型应变计已在国内广泛使用,而Si扩散应变计传感器也已有许多单位研制生产,正在逐步推广使用。本文所介绍的薄膜式应变计,是一种在60年代才为人所注意,70年代才走向实用阶段的新型应变计,近2—3年国外已开始有最优越的高稳定性能的产品问世。     

基于SPH-FEM耦合法的射流冲击型动量定律实验装置误差特性分析

射流冲击型动量定律实验装置是流体力学动量定律验证实验中广泛使用的一种设备。圆形平板和传感器是动量定律实验装置的核心结构。采用SPH-FEM耦合算法对射流冲击载荷作用下,平板-传感器结构的位移响应特性及传感器的应力特性进行了计算和分析;在此基础上,引入位移响应比和应变片横向效应理论,对实验装置测量误差的产生原因及误差范围进行了探讨分析;结合物理实验,对误差分析理论及方法进行了验证,并绘制了传感器结构随时间的变形图。结果表明,圆形平板和传感器在非射流冲击方向上的不规则振动能会导致测量误差,依据横向效应理论和位移响应比构建的测量误差预测方法可行、有效,不规则振动引发测量误差的大小与位移响应比呈线性关系。     

一种三维测力传感器的设计

本文介绍一种电阻应变片式三维测力传感器，它能同时独立地测量三个相互垂直的力。文中给出了这种传感器的结构、布片、组桥及其主要参数。     

电阻应变式传感器及其在多个力传感器测试技术中的运用

电阻应变式传感器由弹性敏感元件和电阻应变片组成。将电阻应变片安装在弹性敏感元件上 ,当弹性敏感元件在感受被测量时会导致其表面出现变形 ,即应变 ,致使其表面所附的电阻应变片随着产生应变 ,通过测量此时电阻应变片的电阻值的变化 ,可以测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数。在此 ,为读者介绍一种电阻应变式传感器在多个力传感器测试技术中的应用例子。在实际测试过程中 ,常常会出现多个力传感器共同实现对一个力负荷进行测试的情况 ,每一个力传感器将会产生一个测试输出信号 ,因此 ,需要将各个力传感器的输出信号相加 ,得到总…     

基于FBG传感器和卷积神经网络的复合材料结构载荷识别研究

复合材料因其优异的性能被广泛应用于飞行器结构(如飞机机翼)中，对作用在复合材料上的载荷进行识别为飞行器的结构设计和可靠性分析提供了重要的保证，在结构的工程应用中具有很高的价值。本工作研究了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器和卷积神经网络(CNN)的多点复杂载荷识别方法。在复合材料悬臂梁上布设FBG传感器，利用FBG实际测量得到的应变数据，首先通过支持向量机(SVM)算法对施加载荷的个数进行识别。进一步根据测点排列顺序，再将应变数据转化成矩形图片，经过归一化处理后输入CNN中，实现同时施加多个载荷时载荷的定位和定量，并与反向传播神经网络(BPNN)和梯度提升决策树(GBDT)的预测结果对比。SVM模型识别准确率为99.584%,CNN模型对两点载荷施加位置预测的平均绝对误差(MAE)分别为0.637 9 mm和0.576 2 mm。结果表明，基于SVM和CNN的多点载荷识别方法是一种有效的方法，可以稳定、准确地识别载荷个数、载荷施加的位置和大小，为飞行器飞行载荷测量提供新的解决方案。     

极限载荷作用下机械贯穿件应变及密封性能研究

机械贯穿件的密封性能对保证核电工程安全性至关重要。为分析机械贯穿件在极限载荷作用下的应变变化过程及密封性能,针对机械贯穿件的结构特点,设计一套加载试验装置。在此基础上,分别采用应变片和基于数字散斑相关法的XTDIC系统对贯穿件在极限载荷作用下的形变开展测试工作,并将极限载荷加载后的机械贯穿件置于密封试验装置中,测试其密封性能。研究结果表明,基于三维数字散斑相关法的XTDIC系统在测取复杂应变时精度较低,而位移变形测试精度较高;极限载荷施加过程中,贯穿柱根部应力集中程度高,塑性变形不均匀;极限载荷作用后,贯穿件的小时泄露率为6.6×10~(-4) h~(-1),满足应用要求。     

新型轴式力传感器试验成功

随着生产和科学技术的发展,传感器的应用日益普遍。把传感器制成轴承形式,可以在吊车秤上代替吊车定滑轮的轴,在起重的同时进行称重。这根轴即是传感器的弹性体,两端贴上45°角的专用电阻应变片,或用普遍应变片与水平成45°角布贴(见图1),连成全桥测试。它的安装方法与普通滑轮轴相同(见图2),不要求吊车做大的改动;安装调试也很方便。