可测量单侧双偏置敏感栅中心横向偏导的横向分布五敏感栅中叉指金属应变片的制作方法_2

文档序号:9577862阅读:来源:国知局
感段长度配置计算说明图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0037] 参照图1~图3,一种可测量单侧双偏置敏感栅中心横向偏导的横向分布五敏感 栅中叉指金属应变片,包括基底,所述金属应变片还包括五个敏感栅,每个敏感栅的两端分 别连接一根引脚,所述基底上固定所述五个敏感栅;
[0038] 每一敏感栅包括敏感段和过渡段,所述敏感段的两端为过渡段,所述敏感段呈细 长条形,所述过渡段呈粗短形,所述敏感段的电阻远大于所述过渡段的电阻,相同应变状态 下所述敏感段的电阻变化值远大于所述过渡段的电阻变化值,所述过渡段的电阻变化值接 近于〇;
[0039] 每个敏感段的所有横截面形心构成敏感段轴线,该敏感段轴线为一条直线段,所 述五个敏感栅中各敏感段的轴线平行并且位于同一平面中,敏感段轴线所确定平面内,沿 所述敏感段轴线方向即轴向,与轴向垂直的方向为横向;每个敏感段上存在其两侧电阻值 相等的一个横截面,取该截面形心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;
[0040] 各敏感栅中心之间在轴向上无偏差,在横向上有偏差;各敏感栅按敏感栅中心位 置的顺序,沿横向从上至下依次为疏敏感栅、中甲敏感栅、中乙敏感栅、密甲敏感栅和密乙 敏感栅。疏敏感栅中心与中甲敏感栅中心之间距离为△yA,中甲敏感栅中心与密甲敏感栅 中心之间距离也为八7^疏敏感栅中心与中乙敏感栅中心之间距离为AyB,中乙敏感栅中 心与密乙敏感栅中心之间距离也为AyB,AyB> AyA;中甲敏感栅中心与中乙敏感栅中心 的距离为Ayi,密甲敏感栅中心与密乙敏感栅中心之间距离为2Ayi,Ayi= AyB-AyA;
[0041] 各敏感段轴线所确定平面上,中部中甲敏感栅与中乙敏感栅之间呈叉指布置,下 部密甲敏感栅和密乙敏感栅之间呈叉指布置,无其他敏感栅之间的叉指布置;
[0042] 疏敏感栅、中甲敏感栅、中乙敏感栅、密甲敏感栅和密乙敏感栅的敏感段总电阻呈 1:4:4:3:3的比例关系,疏敏感栅、中甲敏感栅、中乙敏感栅、密甲敏感栅和密乙敏感栅的 敏感段在相同的应变下敏感段的总电阻变化值也呈1:4:4:3:3的比例关系。
[0043] 进一步,每个敏感段的所有横截面形状尺寸一致,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,所述疏敏感栅、中甲敏感栅、 中乙敏感栅、密甲敏感栅和密乙敏感栅的敏感段总长度呈1:4:4:3:3的比例关系。该方案 为一种可以选择的方案,名义质点的位置只要符合其两侧电阻值相等的横截面形心位置即 可,也可以是其他位置。
[0044] 在五个敏感栅之中,除了上述两对敏感栅之间呈叉指布置,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。
[0045] 本实施例的可测量单侧双偏置敏感栅中心横向偏导的横向分布五敏感栅中叉指 金属应变片,包括基底1,所述金属应变片还包括五个敏感栅,每个敏感栅的两端分别连接 一根引脚,所述基底1上固定所述五个敏感栅。
[0046] 基底1之上可固定疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙 敏感栅6,用于保持各敏感栅固定的形状、位置和尺寸;基底1很薄,从而将试件表面的应变 准确地传递到疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6。基 底1可以是胶膜基底、玻璃纤维基底、石棉基底、金属基底和临时基底。通常用黏结、焊接、 陶瓷喷涂等方式将基底固定于测试件的被测部位。基底1上还可印有一些用于应变片定位 的线条。
[0047] 盖片用纸或者胶等材料制成,覆盖于疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密 甲敏感栅5、密乙敏感栅6和基底1上,起防潮、防蚀、防损等作用的保护层。
[0048]引脚7用于连接敏感栅和测量电路,疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密 甲敏感栅5和密乙敏感栅6各有两个引脚7,对与箱式和膜式应变片,引脚7与其所连接的 疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6联为一体。疏敏感 栅2的两个引脚为7-1和7-2,中甲敏感栅3的两个引脚为7-3和7-4,中乙敏感栅4的两 个引脚为7-5和7-6,密甲敏感栅5的两个引脚为7-7和7-8,密乙敏感栅6的两个引脚为 7-9 和 7-10 〇
[0049] 疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6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。无论何种疏敏感栅2、中 甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6的厚度均很小,使得疏敏感栅2、中 甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6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疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感 栅5和密乙敏感栅6之间的配合,有如下要点:
[0050] 第一,在基底上布置五个敏感栅,分别称为疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅 4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6。
[0051] 第二,疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6均可 分为多个敏感段8和多个过渡段9,各过渡段9将各敏感段8连接形成敏感栅。比较而言, 敏感段8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9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8和过 渡段9。
[0052] 第三,每个敏感栅的敏感段8呈细长条状,每个敏感段8的所有横截面形心构成敏 感段轴线,该敏感段8轴线为一条直线段,各敏感段8的轴线平行并且位于同一平面中。每 个敏感段8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。
[0053] 第四,疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6的敏 感段总长度呈1 :4 :4 :3 :3的比例关系,关于如何实现此长度比例关系见下文结合图4说明 的方法;疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6的敏感段 总电阻呈1 :4 :4 :3 :3的比例关系;疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5 和密乙敏感栅6的敏感段在相同的应变下敏感段的总电阻变化值也呈1 :4 :4 :3 :3的比例 关系。
[0054] 第五,俯视疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅 6,它们各具有两种长度和轴向起点不同、终点相同的敏感段,二者段数相同,合理选择二者 长度可将上述各敏感栅中心全部配置于y轴上,具体方法见下文结合图4的说明。疏敏感 栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6的中心位置均在y轴上,它 们的中心无轴向偏差,有横向偏差。根据图2中应变片的俯视图,疏敏感栅2的敏感段8有 轴向对称轴xs,疏敏感栅2的中心在y轴与的交点,中甲敏感栅3的敏感段8有轴向 对称轴xMA,中甲敏感栅3的中心在y轴与的交点,中乙敏感栅4的敏感段8有轴向对 称轴xMB,中乙敏感栅4的中心在y轴与xMB轴的交点,密甲敏感栅5的敏感段8有轴向对称 轴xDA,密甲敏感栅5的中心在y轴与的交点,密乙敏感栅6的敏感段8有轴向对称轴 xDB,密乙敏感栅6的中心在y轴与xDB轴的交点。
[0055] 第六,疏敏感栅2的中心与中甲敏感栅3的中心之间距离为AyA,中甲敏感栅3的 中心与密甲敏感栅5的中心之间距离也为AyA;疏敏感栅2的中心与中乙敏感栅4的中心 之间距离为AyB,中乙敏感栅4的中心与密乙敏感栅6的中心之间距离也为AyB,AyB> ΔyA;中甲敏感栅3的中心与中乙敏感栅4的中心的距离为Δyi,密甲敏感栅5的中心与密 乙敏感栅6的中心之间距离为2Ayi,Ayi=AyB-AyA,如图2所示。按图2所示,各敏感 段轴线所确定平面上,中部中甲敏感栅3与中乙敏感栅4之间呈叉指布置,下部密甲敏感栅 5与密乙敏感栅6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8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。由于疏敏感栅2、 中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙敏感栅6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横向偏导数的关键之一。
[0056] 综上所述,本发明疏敏感栅2、中甲敏感栅3、中乙敏感栅4、密甲敏感栅5和密乙 敏感栅6的敏感段在相同的应变下敏感段的总电阻变化值也呈1
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