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高连军：高精度测力传感器的设计固

高精度测力传感器的设计

ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＨｉｇｈＰｒｅｃｉｓｉｏｎＳｔｒｅｎｇｔｈＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｅｎｓｏｒ

高连军

（济宁职业技术学院，山东济宁２７２１００）

摘要：应变式传感器在力和压力测试领域有广泛的应用，分析了应变式力传感器应变片粘贴位置选取的内在机理，提出了提高应变式力传

感器的测试灵敏度，减小其非线性误差的实用措施。・

关键词：电阻应变片；力传感器；粘贴位置；测量电路；线性度；灵敏度

１前言式中，一圆柱体感受到的环向应变，设定压缩为

电阻应变片能把感受到的力转换为电阻变化，再正；一材料的泊松比。

通过测量电路把电阻变化转化为电压变化。电阻应由以上分析可知，圆柱体轴向就是最大正应变

变式传感器具有测量范围广，精度高，测量误差小，线处，圆柱体的环向即为最大负应变处。贴片时，在轴

性特性好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力向贴两片应变片，在环向贴两片应变片，可获得最大

和重量等测试中有非常广泛的应用。的灵敏度，贴片方法如图１所示。

其中测力传感器常用的弹性敏感元件有柱式、悬●

臂梁式、环式和框式等，可根据实际使用情况选取合＼・／

、●

、

适的敏感元件，本文要讨论的是柱式弹性敏感元件在、

测试力时的应用情况。

应变式传感器常用的测量电路有单臂电桥、差动

半桥和差动全桥，其中差动全桥可提高电桥的灵敏

度，消除电桥的非线性误差，并可消除温度误差等共

模干扰。一般在测量中都使用４片应变片组成差动全

桥，应变片粘贴位置不同会影响测量的灵敏度和非线

性误差，必须合理选取应变片的粘贴位置来提高测量

精度。圈１应变片分布示意图

２应变片分布设计把轴向贴的应变片和，接到测量电桥中的相

选取应变片粘贴位置时，要把四片应变片中的两对桥臂上，在环向贴的应变片和接到测量电桥

片粘贴在最大正应变处，把两片放在负的最大应变的另一相对桥臂上，组成差动全桥电路，可获得最大

处，这样可获得最大的灵敏度。的灵敏度，另外还可以减小非线性误差和温度误差

当采用如图１所示的实心柱式弹性敏感元件，分等，采用的电桥结构如图２所示。

析在自由端力受力时的梁感受到的应变情况，在受力

Ｆ时，在圆