可测量双侧偏置敏感栅中心轴向偏导的轴向分布六敏感栅全桥三叉指金属应变片的制作方法_3

文档序号:9562862阅读:来源:国知局
8,右一敏感栅6的两个引脚为8-9和8-10,右三敏感栅7的两个引脚为8-11和8-12。引 脚8-1和8-2均位于左三敏感栅2的右侧,目的是减小左三敏感栅2到应变片左侧边缘的 距离;引脚8-11和8-12均位于右三敏感栅7的左侧,目的是减小右三敏感栅7到应变片右 侧边缘的距离。
[0053] 左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右三敏 感栅7按照其金属敏感材料和加工工艺的不同,可以为丝式、箱式、薄膜式、厚膜式。无论何 种左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右三敏感栅7 的厚度均很小,使得左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅 6和右三敏感栅7的轴向长度随其所依附工件的形变而变化。本发明基本的关键之处在于 左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右三敏感栅7之 间的配合,有如下要点:
[0054] 第一,在基底上布置六个敏感栅,分别称为左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感 栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右三敏感栅7。
[0055] 第二,左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和 右三敏感栅7均可分为多个敏感段9和多个过渡段10,各过渡段10将各敏感段9连接形 成敏感栅。比较而言,敏感段9呈细长形,电阻较大并且其阻值对应变较为敏感;所述过渡 段10基本呈粗短形,使得所述过渡段的电阻很小并且对应变不敏感,工作状态下电阻变化 接近于0,因此敏感段电阻的总和基本为单个敏感栅的总电阻。图2从更清晰的角度更详细 地标出了敏感段9和过渡段10。
[0056] 第三,每个敏感栅的敏感段9呈细长条状,每个敏感段9的所有横截面形心构成敏 感段轴线,该敏感段9轴线为一条直线段,各敏感段9的轴线平行并且位于同一平面中。每 个敏感段9的所有横截面沿敏感段轴线方向的投影形状一致。取每个敏感段的轴线中点位 置并以该敏感段电阻值为名义质量构成所在敏感段的名义质点,各个敏感段的名义质点共 同形成的质心位置为敏感栅的中心。
[0057] 第四,左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和 右三敏感栅7的敏感段总长度呈3 :1 :4 :4 :1 :3的比例关系,左三敏感栅2、左一敏感栅3、 中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右三敏感栅7的敏感段总电阻呈3 :1 :4 :4 :1 : 3的比例关系,左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右 三敏感栅7的敏感段在相同的应变下敏感段的总电阻变化值也呈3 :1 :4 :4 :1 :3的比例关 系。据此,串联左三敏感栅2和右一敏感栅6、中左敏感栅4、串联左一敏感栅3和右三敏感 栅7、中右敏感栅5正好构成测量电桥的四个桥臂。
[0058] 第五,俯视左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅 6和右三敏感栅7,它们均具有对称轴且对称轴重合(图2中的X轴),左三敏感栅2、左一 敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右三敏感栅7各自的敏感段9全都 与该对称轴平行,各敏感栅的敏感段9均关于此轴对称分布。因此,可以说左三敏感栅2、左 一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右三敏感栅7同轴,即检测同方向 的应变并且左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感栅6和右三 敏感栅7的中心位置均在X轴上,它们的中心无横向偏差,有轴向偏差。根据图2中应变片 的俯视图,左三敏感栅2的敏感段9有横向对称轴y u,左三敏感栅2的中心在X轴与5^3轴 的交点,左一敏感栅3的敏感段9有横向对称轴y u,左一敏感栅3的中心在X轴与yu轴的 交点,中左敏感栅4的敏感段9有横向对称轴y Mp中左敏感栅4的中心在X轴与yi轴的交 点,中右敏感栅5的敏感段9有横向对称轴yMR,中右敏感栅5的中心在X轴与y MR轴的交点, 右一敏感栅6的敏感段9有横向对称轴yR1,右一敏感栅6的中心在X轴与y R1轴的交点,右 三敏感栅7的敏感段9有横向对称轴yR3,右三敏感栅7的中心在X轴与y R3轴的交点。
[0059] 第六,左三敏感栅2的中心与中左敏感栅4的中心之间距离为ΔΧι,中左敏感栅4 的中心与右一敏感栅6的中心之间距离也为Δ χ1;左一敏感栅3的中心与中右敏感栅5的 中心之间距离为Δ X2,中右敏感栅5的中心与右三敏感栅7的中心之间距离也为Δ X2;左三 敏感栅2的中心与左一敏感栅3的中心的距离为Ax3,中左敏感栅4的中心与中右敏感栅 5的中心的距离为Ax4,右一敏感栅6的中心与右三敏感栅7的中心之间距离为Ax5,并满 足Ax 4-Ax3= Ax5-Ax4= Ax2-Ax1,如图2所示。按图2所示,各每j[感段轴线所确定平 面上,左边左三敏感栅2与左一敏感栅3之间呈叉指布置,中部中左敏感栅4与中右敏感栅 5之间呈叉指布置,右边右一敏感栅6与右三敏感栅7之间呈叉指布置,无其他敏感栅之间 的叉指布置。所述叉指布置是指:两敏感栅的各敏感段9轴线所在平面上,在与敏感段轴线 垂直方向上两敏感栅的敏感段错落分布,对在该方向上两敏感栅之敏感段分别出现的次序 和次数不做限制。由于左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一敏感 栅6和右三敏感栅7的相对位置由应变片生产工艺保证被相当精确地固定了,这也是本发 明能检测工件应变轴向偏导数的关键之一。
[0060] 综上所述,本发明左三敏感栅2、左一敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右一 敏感栅6和右三敏感栅7的敏感段在相同的应变下敏感段的总电阻变化值也呈3 :1 :4 :4 : 1 :3的比例关系,各敏感栅中心横向无偏差,轴向有偏差,左三敏感栅2的中心与中左敏感 栅4的中心之间距离为ΔΧι,中左敏感栅4的中心与右一敏感栅6的中心之间距离也为 A x1;&-敏感栅中心3的与中右敏感栅5的中心之间距离为Ax2,中右敏感栅5的中心与 右三敏感栅7的中心之间距离也为Δ X2;左三敏感栅2的中心与左一敏感栅3的中心的距 离为Δ X3,中左敏感栅4的中心与中右敏感栅5的中心的距离为Ax4,右一敏感栅6的中心 与右三敏感栅7的中心之间距离为Δ χ5,并满足Δ χ4-Δ χ3= Δ X 5-Δ χ4= Δ X 2-Δ X1。
[0061] 令自由状态下左一敏感栅3电阻为Rw,中右敏感栅5电阻为RM。,右三敏感栅7电 阻为R r。,应有Ru:+Rr。= RM。= R。。将本发明的应变片安置于某有表面应变时,左一敏感栅3 电阻为R。+A&,中敏感栅4电阻为R。+Δ RM。,右三敏感栅7电阻为R。+Δ Rr;另一方面,左一 敏感栅3以及右三敏感栅7的中心分别位于图2中X轴与h的交点以及X轴与y淑交点, 轴向上相距2Δχ 2。利用敏感栅电阻与表面应变的关系以及数值微分的公式(3)有:
[0063] 其中J为右三敏感栅7的中心位置,4为左一敏感栅3中心处的应变,ε M为中右 敏感栅5中心处的应变,ε R为右三敏感栅7中心处的应变。这即是本实施例测量表面应变 轴向偏导的原理。特别注意,上式所计算的数值微分为右三敏感栅7的中心位置的应变轴 向一阶偏导,该位置为应变片的右侧,因此具有便于测量工件角落处、边缘处等对应变片有 尺寸限制部位的轴向一阶偏导的优势。结合图2,注意到右三敏感栅7的敏感段9较中敏感 栅4的敏感段9短(实际上图2中右三敏
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1