当采用如图 5-1 所示的实心柱式弹 性敏感元件 ， 分析在自由端受力时梁感受到的应变情况 。
在受力为 F 时 ， 在圆柱体的 电阻应变式力传感器制作的数显电子秤 14 轴向感受到的应变为最大正应变 ， 其值可由（5-1）得到 。
（5-1） （5-1）中 ， x 为圆柱体感受到的轴向应变 ， 设压缩为正 ， F 为施加在圆柱体上 的压力 ， E 为材料弹性模量 ， A 为圆柱体的截面积 。
而在圆柱体的环向感受到的应变为。

36、最大负应变 ， 其值可由（5-2）得到 。
（5-2） （5-2）中 ，为圆柱体感受到的环向应变 ， 设压缩为正 ，为材料的泊松比 。
由以上分析可知 ， 圆柱体轴向就是最大正应变处 ， 圆柱体的环向即为最大负应变处 。
贴片时 ， 在轴向贴两片应变片 ， 在环向贴另两片应变片 ， 可获得最大的灵敏度 ， 贴片 方法如图 5-4 所示 。
把轴向贴的应变片 R2 和 R3 接到测量电桥中的相对桥臂上 ， 把在 环向贴的应变片 R1 和 R4 接到测量电桥的另一相对桥臂上 ， 组成差动全桥电路 ， 可获 得最大的灵敏度 ， 另外还可以减小非线性误差和温度误差等 ， 采用的电桥结构如图 5-4 所示： 图 5-4 电桥结构图 非线性误差分析和改进措施 当施加 。

37、作用力 F 时（压缩）， 感受环向应变的电阻 R1 和 R4 的阻值发生变化 ， 式中 R0 为应变片的初始电阻值 ， K 为应变片的灵敏系数 。
此时 ， 感受轴向应变的电阻 R2 和 R3 也发生变化 ， 如（5-3）所示 。
（5-3） 当采用图 5-2 所示的全桥差动电路进行测量时 ， 输出电压可由（5-4）得到 电阻应变式力传感器制作的数显电子秤 15 (5-4) 从（5-4）中可以看出 ， 电桥输出电压与被测力并不是线性关系 ， 想获得较大的线 性测量范围 ， 就要减小 KF（1）的值 。
可采用两种方法 ， 一是测量较小的力 ， 二是 在满足使用要求的情况下 ， 尽量选取泊松比大的材料 。
另外 ， 在实际测量中 ， 被测力不可能正好沿着圆柱 。

38、体的轴线作用 ， 而总是与轴线 之间有微小的角度或偏心 ， 使得弹性体除了受纵向力作用以外 ， 还受到横向力和弯矩 的作用 ， 带来非线性误差 。
为了消除横向力的影响 ， 可采用图 5-3 所示的承弯膜片结 构 。
图 5-3 所采用的结构为在传感器刚性外壳上端面加一片极薄的膜片 。
由于膜片在 平面方向刚度很大 ， 所以作用在膜片平面内的横向力就经过膜片传递到外壳或底座 ，在垂直于平面方向的膜片刚度很小 ， 所以沿柱体轴向的变形正比于被测力 。
这样 ， 膜 片就承受了绝大部分横向力和弯曲 ， 消除了对测量精度的影响 。
图 5-3 5.45.4 提高灵敏度的措施提高灵敏度的措施 为提高应变传感器的测量灵敏度 ， 可采用 8 片相同的应变片 ， 其 。

39、中 4 片沿着轴向 粘贴 ， 另外 4 片沿着环向粘贴 ， 如图 5-4 所示 。
采用 8 片应变片组成应变式测力传感器 ， 相比 4 片应变片组成的电桥结构 ， 可提 高灵敏度 1 倍左右 ， 还可以提高传感器测量的线性特性 。
由（5-4）可知 ， 要想提高传感器的灵敏度 ， 可以在满足使用要求的情况下减小横 截面积 。
但要考虑横截面积减小时 ， 其抗弯能力减弱 ， 对横向干扰的敏感程度增加 。
为了解决这一矛盾 ， 在测量小集中力时 ， 可以采用空心圆筒或承弯膜片 ， 因为与实心 圆柱体相比 ， 空心圆筒在相同横截面积的情况下 ， 横向刚度大 ， 横向稳定性好 。
另外 ， 弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响 ， 当高度与外径的 比值大于 1 时 ，。

40、沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和 接触条件无关 ， 在实际应用中 ， 一般采用圆柱体的高度为外径的 2 倍 。
电阻应变式力传感器制作的数显电子秤 16 使用应变式传感器测量力时 ， 可以采用轮辐结构弹性元件来减小非线性误差 ， 提 高灵敏度 。
轮辐式测力传感器由轮圈、轮轱、轮辐条和应变片组成 。
如图 5-5 所示：轮辐条 成对且对称地连接轮圈和轮轱 ， 当外力作用在轮轱的上端面或者下端面时 ， 矩形轮辐 条就产生平行四边形变形 ， 形成与外力成正比的切应变 。
8 片应变片与辐条水平中心成 45角 ， 分别粘贴在 4 根辐条的正反两面 ， 并接成差动全桥测量电路 ， 当被测力作用 在轮轱端面上时 。
沿辐条对角线缩 。

41、短方向的应变片受压 ， 电阻值减小 ， 沿辐条对角线 伸长方向的应变片受拉 ， 电阻值增加 ， 并且电桥的输出电压与被测力之间具有良好的 线性特性 。

稿源：(未知)

【傻大方】网址：/a/2021/0819/0023818870.html

标题：用电|用电阻应变式力传感器制作的数显电子秤( 六 )