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雙軸全對稱應變計在LN拉式傳感器上的應用
雙軸全對稱(cheng)應(ying)變計在LN拉式傳感(gan)器上(shang)的應用(yong)
上(shang)海香(xiang)川(chuan)電子衡器有限公司
【摘 要】 本文簡要分析了雙(shuang)軸全對稱應變計BHF350-4BB-2（11）更適合在LN拉
式傳感器上應用的理由，并列舉了實際應用的效果，為LN拉式傳感器(qi)的進一步改進和
提高提供了(le)一個新的(de)途徑。同時，還介紹了(le)該應(ying)變計(ji)在柱式傳感器(qi)上的(de)現場應(ying)用效果，
可(ke)供傳感(gan)器(qi)設計工程師參考(kao)。
LN拉式傳感器精度高、抗側向(xiang)力性能好，問世十多年(nian)來得到了廣泛應用。不少技
術(shu)人員(yuan)對(dui)其彈性體(ti)的(de)應(ying)(ying)力分(fen)布做了計算分(fen)析，對(dui)其結構做了優化設計，其應(ying)(ying)變計的(de)貼片
方案也有多個。
LN拉式傳感(gan)器(qi)問世之初采用的貼片方法，選(xuan)用的是BHF350-4BB(11)90°雙軸應變計。該方(fang)案至今(jin)仍有不少(shao)企(qi)業在(zai)采(cai)用。由于(yu)充分(fen)利用孔(kong)內(nei)十字筋中心(xin)部位(wei)應
力分布特點(dian)，傳感(gan)器的精度和(he)抗(kang)側(ce)向力性能都很(hen)好。唯一的缺點(dian)是(shi)載荷加(jia)上后信(xin)號達到
穩定所需(xu)要的時間(jian)稍長了一些，特別(bie)是量程大的傳感器。
正是針對圖一方案(an)(an)的不足之處提(ti)出(chu)來的。該方案(an)(an)的精(jing)度和抗(kang)側向力性能也
都很好(hao)，信(xin)號達到穩定(ding)所需要的時(shi)間也有(you)所減少。相比圖一方案，所用應變片是8片(pian)，
多了(le)一倍，成本有(you)所提高，適合在大量程傳感器中(zhong)使用(yong)。
采用(yong)了浙(zhe)江黃巖測(ce)試儀器廠(chang)近年生產(chan)的“BHF350-4BB-2（11）應(ying)變(bian)計”。
該應變(bian)計的絲柵圖形見(jian)圖4。該(gai)款應變片在(zai)國(guo)內主要應變計廠家的(de)產品目錄(lu)中以往很少出現，在(zai)相關需要的(de)場合(he)通常是使用BB為代號的90°豎橫(heng)雙(shuang)軸片(pian)。BHF350-4BB-2（11）應變計(ji)其實也是(shi)豎橫(heng)雙軸片，它的(de)(de)絲柵圖(tu)形(xing)像和一般的(de)(de)豎橫(heng)雙軸片相(xiang)同的(de)(de)地方是(shi)：豎橫(heng)兩片處在同一中心線上，左(zuo)右對稱(cheng)；不同之處在于BHF350-4BB-2（11）的(de)橫片分開兩半(ban)包絡在(zai)豎(shu)片左右(you)，形成上下左右(you)全都對稱(cheng)的(de)格(ge)局。由此(ci)帶來的(de)另一個(ge)不同，就(jiu)是縮短了整個(ge)片子的(de)豎(shu)向高度。
我們將該(gai)應變計絲(si)柵圖形代號用BB-2加以(yi)區分，稱之為雙軸全對(dui)稱應(ying)變計(ji)。
方案中的應(ying)變計相比，BHF350-4BB-2（11）應(ying)變(bian)計(ji)所具(ju)有的上(shang)下左右(you)皆對
稱的結構特點，與(yu)十(shi)字(zi)筋的應(ying)力分布更為(wei)接近，理論上應(ying)該更好(hao)一些。實踐證明這樣的
分(fen)析(xi)是符合(he)實(shi)際的。
和前(qian)兩(liang)個方案相比，使用了BHF350-4BB-2（11）應變(bian)計的(de)產品(pin)計量性能無疑是同
等優越的。在此基礎(chu)上，我們又(you)進(jin)行了小批量(liang)生產(chan)，用戶試用，直(zhi)至批量(liang)生產(chan)。統計數
據表(biao)明，使用BHF350-4BB-2（11）應變計的(de)LN拉式傳感(gan)器還有以下(xia)幾(ji)個(ge)特點：
1、蠕變指標絕大多數在0.01%F.S/30min左右。
2、用于(yu)電子吊秤中，旋轉(zhuan)誤差更小一(yi)些。
我們曾將一個LN-3t拉式(shi)傳感器裝在3000分度(du)3t吊秤(cheng)上做旋轉誤(wu)差(cha)測試(shi)，幾乎沒
有讀(du)出誤差。
3、經濟性。由于(yu)BHF350-4BB-2（11）應變計(ji)的(de)敏感柵圖形更適合十字(zi)筋中心的(de)應
力(li)分布特點，應變(bian)計的豎向尺寸相對較小，整個絲柵圖形(xing)接近正方(fang)形(xing)，使得傳感器設計
時就可(ke)以取相(xiang)對較小的(de)孔徑。在傳感器的(de)連接螺紋直徑相(xiang)同(tong)(tong)，傳感器的(de)靈敏(min)度相(xiang)同(tong)(tong)的(de)條
件(jian)下，傳感器的外形尺寸就小了。也就是說，在保證傳感器計量性(xing)能不變，安全系數不
變的前提(ti)下(xia)，可減(jian)少鋼材的用量，同時又減(jian)少了熱加工(gong)和(he)機械加工(gong)的費用。
黃巖測試儀器廠推出BHF350-4BB-2（11）雙軸全(quan)對稱應變計以后，多家傳感(gan)器廠
在柱(zhu)式(shi)(shi)傳(chuan)感(gan)器上也相繼采用(yong)了(le)這種(zhong)應(ying)變(bian)計(ji)，其(qi)中雙球頭承載的高精度(du)柱(zhu)式(shi)(shi)傳(chuan)感(gan)器上用(yong)得
最(zui)多(duo)。近年來(lai)市場(chang)對雙球頭承載(zai)的高精度柱(zhu)式傳感器需求很大(da)，這種傳感器已越來(lai)越多(duo)
地取(qu)代橋式傳感器而成功(gong)應用于汽車秤和軌道衡。
用(yong)戶(hu)在使用(yong)BHF350-4BB-2（11）應(ying)變計后發現有下列優點：
1、該應變計(ji)豎向尺寸小(xiao)，所需要的應力均勻區(qu)相對可以小(xiao)一點(dian)，柱式(shi)傳感器(qi)就可
以取相對較低(di)的(de)高度仍能保持(chi)原(yuan)有的(de)計量精(jing)度。
2、由于該應(ying)變計具有(you)橫絲包絡豎(shu)絲的結構特點，因此對(dui)溫(wen)度梯(ti)度的影響相對(dui)不敏
感(gan)。我們(men)知(zhi)道(dao)，傳感(gan)器應(ying)用現(xian)場常常是比較(jiao)惡劣的，有時存在比較(jiao)大(da)的溫度(du)梯度(du)，影響
傳感器的輸出(chu)，降低了測(ce)試精度(du)。使(shi)用BHF350-4BB-2（11）應變計后，一(yi)定程度上降
低了溫度(du)梯度(du)的(de)影響。這一特點是難能可貴的(de)，也是不(bu)少用戶所渴求的(de)，因為一般(ban)情況
下(xia)溫度(du)梯度(du)影響(xiang)是傳感器的軟肋，不借(jie)助外圍設備幾乎(hu)難以解(jie)決。
除(chu)了(le)絲(si)柵圖(tu)形的特點以外，BHF350-4BB-2（11）應變計的(de)材料和工藝也有(you)自己(ji)的(de)
特點，即(ji)與一向得到用戶好評的BHF350-3HA（11）應(ying)變計采用(yong)同(tong)樣的材料和工藝，該(gai)
片采用(yong)國際上較先進的環(huan)氧酚醛(quan)為基底，具有絕緣性(xing)(xing)能好(hao)，長(chang)期(qi)穩定(ding)性(xing)(xing)好(hao)，重復(fu)性(xing)(xing)好(hao)等
優點。
自從“BHF350-4BB-2（11）應(ying)變(bian)計”批量(liang)生產(chan)并獲得(de)用戶好評后(hou)，黃(huang)巖測(ce)試儀器廠(chang)
又對(dui)應(ying)變片作了幾次改進設計：加大“焊(han)(han)腿”尺(chi)寸，絲(si)柵和“焊(han)(han)腿”間采用(yong)大圓弧過渡，以(yi)
減小焊接(jie)時溫度(du)對(dui)絲(si)柵的影(ying)響和焊接(jie)后引線對(dui)絲(si)柵的影(ying)響，提高了應變計(ji)的可靠性。
