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。     

电阻应变片敏感栅结构参数对应变传递的影响研究

针对电阻应变片引起的电阻应变式传感器应变传递误差问题,对不同的电阻应变片敏感栅结构参数进行了研究。建立了传感器弹性体(等强度梁)、基底、敏感栅和覆盖层的三维模型,利用ANSYS有限元软件,采用设置接触的方式将传感器弹性体与应变片粘贴在一起,分析对比了不同敏感栅材料、厚度、栅丝长宽比和栅丝间距时应变片应变分布情况,确定了传感器应变传递误差的影响因素。研究结果表明:敏感栅材料弹性模量越小、厚度越薄和栅丝长宽比越大,应变过渡区和应变传递误差越小,越有利于应变传递,越能准确反映弹性体变形;敏感栅栅丝间距存在最优值。研究结果给出了各结构参数下的相对误差,为传感器电阻应变片的结构设计和应变片的选择提供了依据。     

电阻应变式传感器应变传递影响因素分析

为研究电阻应变式传感器的应变传递机理,基于剪滞理论建立电阻应变式传感器应变传递的三维模型,推导出应变传递函数,利用有限单元法模拟出传感器各部分的应变分布并与理论值进行比较。具体分析粘接层几何参数和力学性能对应变传递的影响。结果表明:在测量过程中,应变片敏感栅中间部位所受的应变最大,并向两端逐渐递减直至为0;敏感栅、基底和胶结层两端均不受力的作用;基底与敏感栅、胶结层与基底之间存在应变过渡区;胶结层的横向宽度越长、厚度越薄和剪切模量越大,敏感栅有效区域长度越长,越有利于应变传递。研究结果对传感器应变片的选择和粘贴具有理论指导意义。