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摘要：应变测力传感器近年来得到了较快的发展，市场对其需求量也越来越大，但现在市场上的测应变传感器大多只考虑了设备结构受力变形引起的信号输出，未能解决温度引起设备热胀冷缩引起信号输出误差，精度很低，不稳定，只能用于室内恒温性环境。我司设计出一种应变测力传感器通过使其自带热胀冷缩自补偿功能解决了该问题。本文从产品描述、技术方案、实施方式等角度介绍了应变测力传感器。

关键词：应变测力传感器、热胀冷缩、间接测应变传感器

前言：

目前，越来越多的工业场合为了实现监测和自动控制，需要对工程设备实施称重改造，但传统改造方案都会破坏原有受力结构去加装直接称重传感器，这样成本高，改造量大，而且会破坏原设备设计强度，所以需要一种外型小巧，安装简单，改造安全、间接测应变传感器。而市场上现有的间接测应变传感器只考虑了设备结构受力变形引起的信号输出，未能解决温度引起设备热胀冷缩引起信号输出误差，精度很低，不稳定，只能用于室内恒温性环境。

电阻应变式传感器，早在上世纪30年代末，由美国E.SimmONs和A.C.Ruge制造出第一批应变计以后，不久在40年代初就发明了粘贴式电阻应变传感器。至今已有半个多世纪的发展历史。其间，几乎每间隔10年就出现一次质的飞跃。40、50年代，是传感器早期发展阶段，其性能还不完善。在60年代中期，传感器进入了测量领域。从60年代末到80年代初的10余年中，电阻应变式传感器获得了高速发展。80年代以后，传感器的准确度、可靠性大大提高，因此在测量技术领域里得到了广泛应用，成为应变电测技术中的重要组成部分。现在，传感器已由单纯作为转换元件而发展成为多功能、智能化的信息测量元件。

目前我国应变式传感器产量小于需求量，行业处于供不应求状态。而经过多年发展，我国称重传感器已形成完整产业链，众多厂商已具备规模化生产能力。随着测力传感器及称重传感器应用领域不断扩大，我国应变式传感器行业发展前景将不断向好。

因此，为了克服现有技术未能解决温度引起设备热胀冷缩引起信号输出误差，精度很低，不稳定的问题，现需设计一种应变测力传感器。

应变测力传感器

为了解决现有技术中存在的缺点，我司设计了一种应变测力传感器。该产品用于测试被测设备的应变，其中第一弹性主梁沿被测设备的受力方向设置；第一弹性主梁和第二弹性主梁上分别设置有第一应变计和第二应变计，第一变计和第二应变计的输出端反相并联。在被测设备受力形变时，第一弹性主梁上的第一应变计检测到应力，而由于第二弹性主梁垂直于被测设备的受力方向，所以第二应变计无法检测应力；通过第一弹性主梁和第一应变计间接检测被测设备的应力，不需要改变原被测设备的结构，安装方便、安全，成本低。当温度变化时，第一应变计和第二应变计的输出同时受到因为设备热胀冷缩带来的干扰变化，且变化趋势一致，由于第一应变计和第二应变计的输出反相并联，所以可以避免应力的测量受到温度的影响，使得本方案的传感器不仅适用于室内，也适用于室外环境，场景适应性强。

该应变测力传感器的优点在于全桥应变计包括依次相连的第一、第二、第三、第四电阻应变片，第三电阻应变片和第一电阻应变片相连；第一电阻应变片与第三电阻应变片的连接点为全桥应变计的正输入端，第二电阻应变片与第四电阻应变片的连接点为全桥应变计的负输入端，第一电阻应变片与第二电阻应变片的连接点为全桥应变计的正输出端，第三电阻应变片与第四电阻应变片的连接点为负输出端。第一弹性主梁和第二弹性主梁的两端分别设置有安装座，第一弹性主梁和第二弹性主梁通过安装座与被测设备固定连接。当设备受力变形时，第一弹性主梁上的第一应变计感受应力，间接测量被测设备的应力，不需要破坏原被测设备，安装简单、安全，场景适应性强。安装座上设置有安装孔，安装座通过螺杆与被测设备固定连接。仅固定安装座与被测设备，不需要改造原被测设备，成本低，安装方便。安装座包括第一、第二和第三安装座；第一弹性主梁设置在第一安装座和第二安装座之间，第二弹性主梁设置在第二安装块与第三安装块之间。该方案结构简单合理，体积小，方便使用，成本低。

应变测力传感器技术方案

该传感器实现应变测力的技术方案为通过间接测量被测设备的应力，不需要改变原被测设备的结构，使其安装简单安全，结构简单，成本低，使用方便，场景适应性强。通过反相并联一个互相垂直的应变计，使其在温度变化时具有热胀冷缩补偿功能，场景适应性强，温度稳定性强。

应变测力传感器的使用实例

下面将结合实例以附图，对该应变测力传感器的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图2图3，该应变测力传感器，用于测试被测设备7的应变，包括第一弹性主梁1、第二弹性主梁2、安装块3、第一应变计4和第二应变计5。第一弹性主梁1沿被测设备7的受力方向设置，第二弹性主梁2垂直与第一弹性主梁1设置，第一应变计4设置在第一弹性主梁1上，第二应变计5设置在第二弹性主梁2上，第一应变计4和第二应变计5的输出端反相并联。安装座3包括第一安装座、第二安装座和第三安装座。第一弹性主梁1和第二弹性主梁2通过安装座3与被测设备7固定连接。第一弹性主梁1设置在第一安装座和第二安装座之间，第二弹性主梁2设置在第二安装块与第三安装块之间。安装座3上设置有安装孔，安装座3通过螺杆6或粘接与被测设备7固定连接。仅固定安装座与被测设备，不需要改造原被测设备，成本低，安装方便。

在被测设备7受力形变时，第一安装座和第二安装座随着被测设备7的表面形变一起发生位移，使得第一弹性主梁1拥有和被测设备7一样的形变。通过第一弹性主梁1和第一应变计4间接检测被测设备7的应力，不需要改变原被测设备的结构，安装简单安全，使用方便；结构简单，改造成本低；能用于各个场合，场景适应性强。

第一应变计4和第二应变计5为全桥应变计；在本实施例中，在第一应变计4中的第一电阻应变片为应变片R11，第二电阻应变片为应变片R12，第三电阻应变片为应变片R13，第四电阻应变片为应变片R14。在第二应变计5中的第一电阻应变片为应变片R21，第二电阻应变片为应变片R22，第三电阻应变片为应变片R23，第四电阻应变片为应变片R24。在第一应变计4中，应变片R11与应变片R13的连接点为第一应变计4的正输入端E1+，应变片R12与应变片R14的连接点为第一应变计4的负输入端E1-，应变片R11与应变片R12的连接点为第一应变计4的正输出端S1+，应变片R13与应变片R14的连接点为第一应变计4的负输出端S1-。在第二应变计5中，应变片R21与应变片R23的连接点为第二应变计5的正输入端E2+，应变片R22与应变片R24的连接点为第二应变计5的负输入端E2-，应变片R21与应变片R22的连接点为第二应变计5的正输出端S2+，应变片R23与应变片R24的连接点为第二应变计5的负输出端S2-。正输入端E-和负输入端E-分别连接电源的正负端。 第一应变计4的正输出端S1+连接第二应变计5的负输出端S2-，形成应变测力传感器的正输出端S+，第一应变计4的负输出端S1-连接第二应变计5的正输入端S2+，形成应变测力传感器的负输出端S-。当温度变化时，第一应变计4和第二应变计5的输出同时受到被测设备7热胀冷缩带来的干扰变化，且变化趋势一致，由于第一应变计4和第二应变计5的输出反相并联，所以第二应变计5的输出能够抵消第一应变计1输出受到的干扰变化。避免应力的测量受到温度的影响，热稳定性强，不仅使得本方案的传感器不仅适用于室内，也适用于室外环境，场景适应性强。

该方案间接测量被测设备7的应力，不需要改变原被测设备7的结构，安装简单安全，结构简单，成本低，使用方便，场景适应性强。通过反相并联一个互相垂直的应变计，在温度变化时具有热胀冷缩补偿功能，场景适应性强，温度稳定性强。

结语

应变测力传感器经过多年的发展，国内产品技术已得到了迅速的提升。全球应变式传感器市场预计在未来几年将以显着速度增长，其驱动因素包括汽车等行业对应变传感器的需求不断增加、无线和物联网技术以及可穿戴技术的日益普及。在类似因素以及政府对促进国内半导体产业发展的重视的推动下，中国应变式传感器市场也有望实现显着增长。因此，我们应变测力传感器行业应该不断地提升与革新，努力生产出更具技术含量的产品，增强市场优势。

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