称重传感器 弹性体 的有 限元分析

力学无处不在

仪技术表与传器

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称重传器感性体弹有的元限析分刘光恒沈阳 仪器仪表工研艺究所沈市阳!! #

【要文利本用有限法元通过对 种两材料摘,、,,,

。%。

称重惑传器性弹休的多

有限次元计算数据 的分析和整理出给了这种传惑器弹性体的 应力场分布状况和变形 状态并出了作提的几者点 法看供设计造制高可靠性传感器弹性休时参

考。

叙词称重传感器

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弹性体有限元法+,

应力分布1

应曲力线1 (

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言,

传感器弹性的体作为例利用有实限元对法比进于分示析Ι

,

。

弹性体是称重传感器的心核部其件设 和计制将造直接影响传感器的各项能性和川性日觉前在进行重称传器感的设汁 其时,,

Β二学力型模的定确性弹体的结构如图,

、

所示 端左部下用

,

没计和计算 方法多数仍停在留用利简化的材螺钉固定在平 上台右端上部用螺固定称重钉托盘

。料力公学进行式度强算汁的水平此种 劝方计由法于引了进许多假设条件其计 算梁结有 大很的近性似只能作为 略的粗约估为了一

,,加端载,

。

进行精确计算的为了传对器感弹性体的构结设计应力场的分布状况和变形状布态片位置的合理 等性情有况一比较个

全的面了、、

,固定端图工

贴片

一

面—解用利限有元法对感器传性弹进行分析是,

弹性休结构简图<

分十必 要

的。本文两以种材料的 。 。%

重称力模学

型由于性体的弹对称性和其 厚度寸尺较小

力学无处不在

第期

,仪表技术与传感器且考虑到载荷作用于#

小!于其长 度和高度 ,

称对平面之内因此将其简化为平面应力问进行题计#算 图

弹性体力应布分的析分为钢(性弹体的等应力图图,)

为钢

方向,。

弹体性上下表面 !贴片 %面方向的应力曲约束条的件确,,

定线图

,

和图。

为钢性弹体内表孔面%在实 际应用 中弹性 体左的下端表面用螺钉固定在平台上 而从限制了下表 面各点 在%,和

的应力线曲图+为铝弹性 体的等力应图图为弹铝性上体下表面 !贴片面 %方向的应曲力图线,和图 为 铝弹性体内孔表面,&

方向的位移简化故为固定端约

,在束数学模型中将此面上各的点简结为化定铰 固

%方的应向力线曲.

。表

#

表和

为弹性体贴。

。

片面和内 表孔关面键的应点力值以看出表材#料

由图表可

.荷载的确定,

根据弹性体的实际结构和预定载荷的作方式用我们暂且将其简化为均布力 作用

贴于片面关键点的应力贝片处应力占

单位/川

0

1名

峰应值力弹性体右端上表面 (

。

拉上压上上压下拉上拉下压上压 下拉拉其它条件的虑由考于弹性体的重自远小于外载荷在一,

钢弹性体

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般工况下温的度变化也不大 因此进在行分

,,

析时忽略 自了重和度温的 影响、

表。材

料 内孔面表关键点的应力贴片处应力

位单

.

/20 13

4峰值应力三计算结 果的分析整和理

上拉上 压上压拉上拉下压下上压下拉

性弹变体形状态的分析#

弹钢体性,#( )+,)

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图为钢性体弹的总体变形图图。

,

铝为弹性体一+(石 5一

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一二

铝弹性体的体总变 图形由可图以看出当传器承感受压力后产将垂生直方的位向移最,

,

大移位在右面的最端

大位表移。。

表列了有限出法计元算7出的钢性弹体和铝弹性在体定额荷作载用下单位 1

铝7弹性体 ,闰

8

训弹吐 9本子应图

弹力性体的最变大形量、.

1

弹体性材料最大位移

钢弹值性体,), (+#图)钢性弹贴片体面%方向的应 曲线力图#

钢弹性变形休图

:!两种材料的弹体性其应力均对称于

水平轴%轴 ! 而对垂直轴 !&轴的 称对性,

不好。

另外铝弹体性由于贴其处片较厚上,,

,,

下面表的应力分布较好曲线比较光滑钢弹性体由于其贴片面较薄上下 面表的应力图分

,铭性弹体变图形布不好曲变线快化较陡,

,

。

力学无处不在

仪表技术与传感器、,

,

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:非和线 性及附以加零的蠕漂变而从影响>?昨 件外仆咔传感器的 量测精度。

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;钢弹休性左孔面%内方向的应 曲线力图:。

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吕幸弹性 左内体孔面%方向的应力曲线

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图钢弹性体右内面%孔方向的应力曲线

吕奎弹性 右休内孔面%方向的应力曲线,

( ! 从弹性体整体的应力分 布情况来看

大最力并不应在贴片面而是生发在孔内表上面,

,

值的位峰亦分置别向外侧偏移约。<11四几点建议经过多 有次元限计算并对算计结果进行 分析和整理作提者出下以几条议建仅供,,

。、

,参考图铝弹性休贴 面片%方向的应力曲线

最大应力位的置在贴片位置对应的,

内孔表面并靠 近固定端而且整体没有 大过

,

!# 靠近固定端片处贴表面 %方的应向一的应力集中们我认为两这种传器感弹性体的设计合理的#是

,力大于均一另侧贴片处表面其数见值表 !

#

方%向的应力

,。

表 和,。

虽说值应峰力的位置是在内孔表面,、

,贴片面最的大应力并 不在双连孔,各但考虑 内外表到面应力 绝对的值差不大以及贴工片艺温度等 因素的要求应变计贴,在

孔的铅垂轴上线而分别是向 侧两!外侧

移偏了:Β1而变片应的位置是在双连孔各,孔弹性体上下的表面亦合是的

理。的铅垂 线轴上这 有可能样引较起大的 滞后

!下转第 页

力学无处不在

第

期

仪表技术与传感器’Χ一 (,#盏 !Ε日Χ

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图

所示一个密闭 热容隔器内温控装置设

,,一ΓΗΦ

头探温控装置图

(,+Φ℃!

图(, ,=,

上的温范度围内输出 值较大信噪比

。置成向单温度控制方 !式温即度低于某值,时,

,高测量度精好

。上

此因在采用温度控制措施,‘

,

实现温度补偿最时将好温度设置 在 =,以#

发热器加热 高提传感的器工作温度 使 容器内温度高于外界可能达到的最高温度以开外界避环境温度对传器的感影响根据前,。

线性度试,验,将传感头保持在某一恒定温的度 改下变在加传感器极电上 电压的!称输入电压 看输出电压的化。

述变的实验结 论当温 高度于 =时传感器,的输出受值温度影响已经比 小较了同时考到虑该装置在终气年温较高的东广省挂网运在广行东省日夏下午# 一 点 钟太的阳能可,,,,图

)

试为验所测输入电。

压和输出电压的关系曲线

表明感器在传某

使感器传度温达到<Β=但若把控制温度调节 到),=探内其头它光 学元尤其件是粘,’

,

,一温下度具有良好的性

。线

接的用光学胶承受不了 期长高温参电力考感互器 家国准《 Κ标Β# +》对于设一计,

。

广图丫

/,ΛΙ电压等级的光 电纤互压感器要求的温度指标为一# (=因此我们选 ,定,, (=作为光纤电压测量仪传器感期长工作的,,

温值度。

四结

、

论

,根据光纤 压电测量仪传器感的温特度并就我性们所备具的条件采用 向单温控法来补偿传感器 温度的影响!上接第

,

,适合的光学元件选择和适合的光路设计 加以控温措施有能效地提高传感器温度稳,的

。将感传器置于如

定性和线性

。!收稿期日.

)

年

,

月+

#日页 ,

贴片面的最大应力并不 在双孔连各Μ下期要预目Ι告的孔垂铅轴上而线是分别向外侧偏 了移毫米建议将应变计贴 在大最力应的位置上,,,枪磁控溅射镍薄膜 温度传感器二

微型固态库仑滴 定感器特传性研究Ν <Α这

样即可增大以传感的器灵敏度 又以可提

Μ薄膜制备工艺技术研究高其测量精度 (

。

二

由靠于近固定端贴的片处的应力,均液体声速精的密数字测量二

于大另一侧贴片的处应是力否可考 增加虑智能型岩石气体隙孔测量仪度的研温制度传感器非线性补电路偿靠近固定端的贴 处的片强度以使,,

(

关

只应变,

计的应变相等这样即可减小补偿的作工量又可提高传感器可靠性的

。

智,能式热电阻验校仪的研制种一单片机断电保护 检测器的研制二!收稿日期.

)

年

月

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9xz4.html