可测量双侧偏置敏感栅外侧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_2

文档序号:9562858阅读:来源:国知局
计算方法如下:
[0028] 其中X1= X 〇+h,X2= X i+h,特别注意上式为(x2+h, y)位置的一阶偏导数值公式, 该式的截断误差较小为〇 (h2)即为步长平方的高阶无穷小量。由式(2)工程上一般认为敏 感栅电阻变化量正比与敏感栅中心的应变,结合各敏感栅电阻以及在相同应变下之电阻变 化量的比例关系,左五敏感栅与右三敏感栅的电阻和减去中左敏感栅的电阻值,再除以左 五敏感栅中心与右三敏感栅中心的距离为应变的轴向一阶数值偏导,按照数值微分理论这 是左五敏感栅中心向左侧h距离处的轴向一阶数值偏导,这里的h当然等于左五敏感栅中 心到中左敏感栅之间的距离;同样,右五敏感栅与左三敏感栅的电阻和减去中右敏感栅的 电阻值,再除以右五敏感栅中心与左三敏感栅中心的距离为应变的轴向一阶数值偏导,按 照数值微分理论这是右五敏感栅中心向右侧h距离处的轴向一阶数值偏导,这里的h当然 等于右五敏感栅中心到中右敏感栅中心之间的距离。上述两处位置的轴向一阶偏导可同时 测量。因此该应变片的优势在于其两侧均可用于测量工件角落、边缘等一般应变片由于尺 寸限制无法测量的部位的轴向一阶偏导。
[0029] 在工艺上应注意保持左五敏感栅、左三敏感栅、中左敏感栅、中右敏感栅、右三敏 感栅和右五敏感栅过渡段总电阻以及过渡段电阻在外部应变下之变化量呈5 :3 :8 :8 :3 :5 的数值关系以调高测量精度,如果过渡段的电阻以及应变下电阻变化量不可忽略,也能作 为系统误差在检测时加以消除。
[0030] 进一步,所述金属应变片还包括盖片,所述盖片覆盖于所述敏感栅和基底上。
[0031] 再进一步,所述敏感栅为丝式、箱式、薄膜式或厚膜式敏感栅。
[0032] 更进一步,所述基底为胶膜基底、玻璃纤维基底、石棉基底、金属基底或临时基底。
[0033] 所述六个敏感栅左、中、右布置在基底上。当然,也可以为其他的布置方式。
[0034] 本发明的有益效果主要表现在:可同时检测左五敏感栅中心左外侧一处和右五敏 感栅中心右外侧一处的轴向一阶偏导,其中左五敏感栅中心左外侧处横向上与左五敏感栅 中心无偏差,轴向上该处与左五敏感栅中心的间距等于中左敏感栅中心与左五敏感栅中心 的间距;右五敏感栅中心右外侧处横向上与右五敏感栅中心无偏差,轴向上该处与右五敏 感栅中心的间距等于中右敏感栅中心与右五敏感栅中心的间距。因此本发明可测量工件角 落、边缘等对应变片有尺寸限制部位或者其他不宜布置应变片位置的轴向一阶偏导。
【附图说明】
[0035] 图1是可测量双侧偏置敏感栅外侧轴向偏导的轴向分布六敏感栅全桥三叉指金 属应变片的不意图。
[0036] 图2是可测量双侧偏置敏感栅外侧轴向偏导的轴向分布六敏感栅全桥三叉指金 属应变片俯视图。
[0037] 图3是测量电桥示意图。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0039] 参照图1~图3, 一种可测量双侧偏置敏感栅外侧轴向偏导的轴向分布六敏感栅 全桥三叉指金属应变片,包括基底,所述金属应变片还包括六个敏感栅,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六个敏感栅;
[0040] 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;
[0041] 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 述六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;
[0042] 六个敏感栅中心之间在横向上无偏差,在轴向上有偏差;六个敏感栅按敏感栅中 心位置的顺序,沿轴向从左至右依次为左五敏感栅、左三敏感栅、中左敏感栅、中右敏感栅、 右三敏感栅和右五敏感栅;左五敏感栅中心与中左敏感栅中心之间距离为A X1,中左敏感 栅中心与右三敏感栅中心之间距离为Δ Xl;左三敏感栅中心与中右敏感栅中心之间距离为 A X1,中右敏感栅中心与右五敏感栅中心之间距离为ΔΧι;&五敏感栅中心与左三敏感栅 中心的距离为Ax 2,中左敏感栅中心与中右敏感栅中心的距离为Ax2,右三敏感栅中心与 右五敏感栅中心之间距离为Ax 2;
[0043] 各敏感段轴线所确定平面上,左边左五敏感栅与左三敏感栅之间呈叉指布置,中 部中左敏感栅与中右敏感栅之间呈叉指布置,右边右五敏感栅与右三敏感栅之间呈叉指布 置;
[0044] 左五敏感栅、左三敏感栅、中左敏感栅、中右敏感栅、右三敏感栅和右五敏感栅的 敏感段总电阻呈5 :3 :8 :8 :3 :5的比例关系,左五敏感栅、左三敏感栅、中左敏感栅、中右敏 感栅、右三敏感栅和右五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5 : 3 :8 :8 :3 :5的比例关系。
[0045] 据此,串联左五敏感栅和右三敏感栅、中左敏感栅、串联左三敏感栅和右五敏感 栅、中右敏感栅正好构成测量电桥的四个桥臂。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,所述左五敏感栅、左三敏感栅、中左敏感栅、中右敏感栅、右三敏感栅和右五敏感栅 的敏感段总长度呈5 :3 :8 :8 :3 :5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。
[0046] 更进一步,左五敏感栅的两个引脚均位于该敏感栅的右侧,而右五敏感栅的两个 引脚均位于该敏感栅的左侧。目的是减小左五敏感栅中心到应变片左侧边缘的距离以及右 五敏感栅中心到应变片右侧边缘的距离。
[0047] 本实施例的可测量双侧偏置敏感栅外侧轴向偏导的轴向分布六敏感栅全桥三叉 指金属应变片,包括基底1,所述金属应变片还包括六个敏感栅,每个敏感栅的两端分别连 接一根引脚,所述基底1上固定所述六个敏感栅。
[0048] 基底1之上可固定左五敏感栅2、左三敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右三 敏感栅6和右五敏感栅7,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左五敏感栅2、左三敏感栅3、中左敏感栅4、中右敏感栅5、右 三敏感栅6和右五敏感栅7。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。
[0049] 盖片用纸或者胶等材料制成,覆盖于左五敏感栅2、左三敏感栅3、中左敏感栅4、 中右敏感栅5、右三敏感栅6、右五敏感栅7和基底1上,起防潮、防蚀、防损等作用的保护 层。
[0050] 引脚8用于连接敏感栅和测量电路,左五敏感栅2、左三敏感栅3、中左敏感栅4、中 右敏感栅5、右三敏感栅6和右五敏感栅7各有两个引脚8,对
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