【正文】 相隔180176。，有關(guān)計算圓柱應(yīng)力S的傳統(tǒng)公式如下： ()式中：—軸向載荷；—圓柱橫截面面積（）；—拉伸或壓縮應(yīng)力。圓柱式稱重傳感器電橋的輸出應(yīng)由公式（）計算。通過計算其橫截面面積為A=。代入公式()、()，可得： （） （）求出的結(jié)果為： ，所以=。，代入公式（）中，計算結(jié)果如下： （）即：其中；—應(yīng)變計系數(shù)這說明如果給電橋施加=10V激勵電壓，一個2500磅的載荷施加在稱重傳感器上時，輸出的變化應(yīng)為=。若要增大這個例子中圓筒式稱重傳感器的輸出，我們可以作很多工作?？稍趫A柱彈性體表面粘貼應(yīng)變計并使其受載進行驗證，直到得出滿足要求的直徑為止。假定施加在電橋上的最大推薦電壓為10V，要想應(yīng)用更高的電壓，可通過加大電橋電阻的方法，即采用更大電阻的應(yīng)變計。應(yīng)用8個應(yīng)變計的電橋，在圓柱表面沿、和粘貼的應(yīng)變花，電橋各臂電阻會增大一倍。另外，如果應(yīng)變計的柵長和柵寬分別由1/8英寸增大到1/4英寸時，應(yīng)變計的面積便增加了4倍，而輸出增加一倍。 柱式稱重傳感器的誤差來源一個泊松電橋（兩個應(yīng)變計測量主應(yīng)變，另兩個應(yīng)變計測量由于泊松比影響而產(chǎn)生的應(yīng)變）是固有的非線性電橋。電橋的非線性可以被另一個非線性部分所抵消一些。例如，當稱重傳感器承受壓向載荷時，橫截面面積增加，使壓縮應(yīng)力減?。划敵惺芾蜉d荷時，就是相反的情況。這是非常小的通?？梢院雎圆挥?，但是在稱重傳感器檢測數(shù)據(jù)中，這是應(yīng)該被檢測的誤差。 梁式力傳感器1. 結(jié)構(gòu)及原理 梁式力傳感器梁式力傳感器有多種形式，力作用于梁端三角形頂點上，梁內(nèi)各斷面產(chǎn)生的應(yīng)力相等，表面上的應(yīng)變也相等，故對在方向上粘貼應(yīng)變片位置要求不嚴。等強度梁各點的應(yīng)變值 （）梁上各點的應(yīng)力為： （）式中：—梁所承受的彎矩；—梁各橫截面的抗彎模量；材料允許應(yīng)力擇梁的尺寸。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)最大載荷和材料允許應(yīng)力選擇梁的尺寸。2. 特殊梁式力傳感器雙孔梁（1）雙孔彈性梁結(jié)構(gòu)：。厚膜應(yīng)變電阻采用釕酸鹽系列應(yīng)變電阻漿料制作，應(yīng)變系數(shù)為10左右，在800℃以上高溫燒結(jié)而成。這樣，通過由組成的電橋輸出的變化，負荷F就相應(yīng)地被轉(zhuǎn)換成與之大小成正比的電信號。非線性和靈敏度與豎梁的長度和剛度無關(guān)。為此，進行了陶瓷雙孔梁的應(yīng)力分析、抗沖擊載荷分析、額定載荷計量等，并用計算機進行了有限元分析。該梁的應(yīng)力分布均勻?qū)ΨQ，采用熱壓鑄成型加工相對方便，其應(yīng)力最大點在彈性梁的最薄偏離兩端處。對于這類應(yīng)變式彈性體上的全等臂電橋，其輸出電壓和橋電壓有如下關(guān)系：　　 （）式中：為應(yīng)變電阻的應(yīng)變系數(shù)。由A—A剖面分析，負荷須由一對剪力與之平衡。采用陶瓷制作的雙孔梁由于陶瓷工藝的特點，其材質(zhì)的一致性、幾何尺寸的精度難以同金屬梁媲美，但對500N以下量程的力傳感器仍基本可滿足。 傳感器的工藝流程圖其中，彈性梁采用95％Al2O3瓷熱壓鑄成型，高溫燒結(jié)而成，要求瓷件平整致密，工藝一致性好。此外，加工中應(yīng)盡可能減少瓷件的氣孔。 應(yīng)變電阻選用應(yīng)變系數(shù)大、性能穩(wěn)定的釕酸鹽厚膜電阻漿料制作。（4）應(yīng)用：本傳感器是采用印刷、燒結(jié)等厚膜工藝技術(shù)，在陶瓷彈性體上設(shè)計制作的新型應(yīng)變式力傳感器。5 粘貼技術(shù)及穩(wěn)定處理 應(yīng)變片粘貼技術(shù)應(yīng)變片是用粘結(jié)劑粘貼到被測件上的。粘結(jié)劑的性能及粘貼工藝的質(zhì)量直接影響著應(yīng)變片的工作特性，如零漂、蠕變、滯后、靈敏系數(shù)等。 粘結(jié)劑的選擇粘結(jié)劑的主要功能是要在切向準備傳遞試件的應(yīng)變。一般情況下，粘貼與制作應(yīng)變計的粘結(jié)劑是可以通用的。通常在室溫工作的應(yīng)變計多采用常溫、指壓固化條件的粘結(jié)劑；非金屬基應(yīng)變計若用在高溫工作時，可將其先粘貼在金屬基底上，然后再焊接在試件上?！逑磧舸蚰ッ妗鷦澗€，確定貼片坐標線→均勻涂一薄層粘結(jié)劑作底；②應(yīng)變計：外表和阻值檢查→刻畫軸向標記→清洗。3. 貼片將涂好膠的應(yīng)變計與試件，按坐標線對準貼上→用手指順軸向滾壓，去除氣泡和多余膠液→按固化條件固化處理。5. 接線：根據(jù)工作條件選擇好導線，然后通過中間接線片(柱)把應(yīng)變計引線和導線焊接，并加以固定。①常用的粘結(jié)劑類型：硝化纖維素型、氰基丙稀酸型、聚酯樹脂型、環(huán)氧樹脂類和酚醛樹脂類等。 彈性元件材料的穩(wěn)定處理為確保傳感器的精度和性能的長期穩(wěn)定，和膠一樣，采取各種措施，減少時效變形，消除彈性元件在機械加工和熱處理中，由于加熱冷卻速度不一致，金相組織發(fā)生變化，以及剩余奧氏體逐漸分解等原因所引起的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，促使金屬組織穩(wěn)定就顯的十分重要。機械加工中的剩余內(nèi)應(yīng)力更高達接近一些材料的水平，如60公斤/毫米178。這種剩余應(yīng)力隨時間而進行的各種釋放必然成為傳感器的隱患。但周期過長，且大批生產(chǎn)有困難。2. 退火原理與應(yīng)變材料的退火相試?！婊鼗鸷螅诠婵斩冗M行460℃保溫2小時隨爐冷卻。此外從曲線3部位還可以看出，其余剩下的即使退不完也均勻化了。 真空退火對剩余應(yīng)力的消除3. 機械共振采用反復(fù)加載和共振的辦法來提供能量，有利于組織的位移，促使內(nèi)應(yīng)力加速釋放，也有肯定的效果。但是，在貼片后進行的疲勞加載，有利于改善應(yīng)變片的性能。4. 冷處理這種方法是建立在使元件淬火后剩余奧示體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R示體的一種組織穩(wěn)定處理。5. 超聲處理上述四種方法，雖然都能不同程度地消除彈性元件的內(nèi)應(yīng)力，使性能穩(wěn)定，但有缺點，如：設(shè)備復(fù)雜、操作費事；加溫溫度過高，消除內(nèi)應(yīng)力的同時，元件強度、硬度及彈性都會受到影響；溫度過低、降溫過快有可能形成新的應(yīng)力，效果又不理想。液體中超聲波產(chǎn)生的氣穴，在破裂時壓力可達到上萬個大氣壓，產(chǎn)生的球形沖擊波能在很短時間內(nèi)傳播到試樣，激活轟擊材料。兩種效應(yīng)聯(lián)合作用，使得穩(wěn)定效果良好。 轉(zhuǎn)換電路應(yīng)變片將應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換成電阻相對變化，還要把電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，才能用電測儀表進行測量。 直流電橋1. 直流電橋的工作原理 直流電橋，因為應(yīng)變片電阻值變化很小，可以認為電源供電電流為常數(shù)，即加在電橋上的電壓也是定值，假定電源為電壓源，內(nèi)阻為零，則流過負載電阻的電流為 （）=0時電橋平衡，則平衡條件為： （）若將應(yīng)變片接入電橋一臂，應(yīng)變片的阻值變化量可以用檢流計轉(zhuǎn)換為電流的大小表示（稱偏轉(zhuǎn)法），也可以用改變相鄰橋臂阻值的方法，使恢復(fù)到零（稱零讀法）然后根據(jù)相鄰橋臂阻值的變化來確定應(yīng)變片的阻值變化。應(yīng)變片工作時，其電阻變化ΔR，此時有不平衡電壓輸出。與橋臂比有關(guān)。取時，為最大，得，所以時，即，時為最大。時的電橋，稱對稱電橋，常采用這種電橋的形式。3. 電橋的非線性誤差式()求出的輸出電壓是由略去式()分母中的項 (假設(shè)1）而得的近似值?？筛膶憺椋? （）非線性誤差為： （）對于對稱電橋，時： （）　　將按冪級數(shù)展開代入式（），再略去高階量，可得： 可見非線性誤差與成正比。4. 減小非線性誤差常采用的措施采用差動電橋，在試件上安裝兩個工作應(yīng)變片，一片受拉，一片受壓，然后接入電橋相鄰臂。為了提高電橋靈敏度或進行溫度補償，在橋臂中往往安置多個應(yīng)變片，電橋也可采用四臂差動電橋，與上同理，可得輸出電壓為： （）（1）溫度誤差：用應(yīng)變片測量時，由于環(huán)境溫度變化所引起的電阻變化與試件應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎有相同的數(shù)量級，從而產(chǎn)生很大的測量誤差，稱應(yīng)變片的溫度誤差，又稱熱輸出。當環(huán)境溫度變化時，敏感柵材料電阻溫度系數(shù)為，則引起的電阻相對變化為： （）試件材料的線膨脹引起的誤差。 電橋補償，工作應(yīng)變片安裝在被測試件上，另選一個其特性與R1相同的補償片，安裝在材料與試件相同的某補償件上，溫度與試件相同，但不承受應(yīng)變。當工作應(yīng)變片感受應(yīng)變時，電橋?qū)a(chǎn)生相應(yīng)輸出電壓。，將兩個應(yīng)變片分貼于上下兩面對稱位置，與特性相同，所以二電阻變化值相同而符號相反。當梁上下面溫度一致，與可起溫度補償作用。此方法的缺點是不能補償因溫度變化引起的電橋不平衡。在做畢設(shè)過程中，按照老師交給的任務(wù)書逐項來完成的。因為我做的題目是綜合材料力學，理論力學，及自動化相關(guān)知識結(jié)合才能完成的。不斷學習不斷完善。在測試系統(tǒng)中，被作為一次儀表定位，其主要特征是能準確傳遞和檢測出某一形態(tài)的信息，并將其轉(zhuǎn)換成另一形態(tài)的信息。電阻應(yīng)變式傳感器具有測量范圍廣、精度高、誤差小和線性特性好等優(yōu)點，且能在惡劣環(huán)境下工作，在力、壓力和重量等測試中有非常廣泛的應(yīng)用首先?？紤]到應(yīng)力釋放時的相互平衡關(guān)系及彈性體結(jié)構(gòu)形式的約束，要想讓殘余應(yīng)力釋放，就要進行時效處理，這在實際中若采用自然時效法，則釋放緩慢、周期長，常常是不可取的。影響應(yīng)變片穩(wěn)定性的是箔材本身，制造應(yīng)變片的電阻合金種類很多，其中以康銅合金使用最廣，它有較好的穩(wěn)定性，高的疲勞壽命及小的電阻溫度系數(shù)，是理想的絲柵制造材料。應(yīng)變片的片基選擇，本身不是學習材料學的。還有在解決公式邏輯推理過程中有許多公式是不容易計算的。8 結(jié)束語時間過得真快，轉(zhuǎn)眼間畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)將近3個月了，馬上面臨的是我們在大學中最重要也是最關(guān)鍵的一次畢設(shè)答辯，我會盡自己所能更好的完成它。雖然在大學中我們學習了很多的知識，但是現(xiàn)在想想?yún)s覺得我們什么都沒有學到，我覺得自己就像是猴子學一樣忘一樣，因而這對于我來說做畢設(shè)也會有一定的困難。我知道自己對知識的掌握不是很好，就想辦法去彌補自己的不足，于是我把老師曾經(jīng)講過的書都拿了出來，重新學習了與我畢設(shè)相關(guān)的內(nèi)容，學習了一段時間后，我覺得自己的收獲很大，明白了更多的道理，就明白這些學過的內(nèi)容還是遠遠不夠的。最后，在老師的耐心幫助我完成了我的畢業(yè)設(shè)計。最后我會好好的準備我的答辯，爭取能夠拿個好成績來結(jié)束我這四年的大學生活，給自己畫個圓滿的句號。劉劍老師敏銳的洞察力，淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和一絲不茍的工作作風給我留下了深刻的印象。在此謹向劉劍老師表示衷心的感謝和崇高的敬禮。感謝以及所有在我學習過程中幫助過我的朋友們。當然，我還要感謝航空學院的圖書館為我提供參考書籍，在此我深表感謝。41