D0I:10.13374/j.issn1001053x.1984.s1.026 北京钢铁学院学报 1984年增刊1 负荷传感器设计中的集中应力原理 冶金机截实验室王志正 摘 要 当前，为了改善负荷传感器的性能，传感器经常设计成：迫使由被测负荷所形 成的应力均布及集中于弹性体上的一个或几个力路中。被集中的应力由应变计来检 测，其输出将精确的对应于被测负荷。 在本文中，这种集中应力的技术被概括为集中应力原理。文中样细介绍了此原 理及通过例子介绍了这种技术在负荷传感器设计中的应用。 一、概 述 负荷传感器（后面简称传感器）已广泛地应用于各种力参数测量及称重系统中。它是现 代工业生产过程自动化及计量自动化系统中必不可少的负荷检测元件。提高测量精度、减小 传感器尺寸、简化安装使用条件及提高它对各种干扰因素的抑制能力，是当前传感器研究、 设计及制造中主要要解决的课题。 现代测量系统要求传感器的线性、滞后、重复性及综合精度应具有0.5~0.02%的测量 精度，要求传感器对非被测负荷影响的反应应低于满量程输出的0.5~0.02%。在某些测量 系统中还要求传感器能同时检测双向、三向以及多方向的力。 对近来新发展起来的高精度传感器研究后便可发现，它和传统的传感器相比，其结构发 生了较大的变化，它克服了原来结构因素对传感器性能的不良影响，使传感器无论在精度、 稳定性、安装及加荷条件或是在抗非被测负荷的影响诸方面均有了明显的提高。 在弹性体设计中采用集中应力的方法是近几年来出现的新型传感器的一个突出的结构特 点。国内曾采用这种方法用于压磁式负荷传感器，结果是它对弹性架的要求降低了，而同时 提高了抗横向力的能力，其精度由难于保持在1%提高到多数优于0.5%的精度。它为压磁 式传感器的研制与生产开辟了一个新的途径。 二、传感器结构因素导致的误差 对于以测量在外加负荷作用下传感器产生的应变输出类型的传感器，它应具有的性能大 致为： 1.传感留承敢系敢为1 传感器承载系数可定义为：传感器测量部位承受的负荷与加于传感器上的负荷之比。 即： 106北 京 铜 铁 学 院 学 报 年增刊 飞 负荷传感器设计中的集中应力原理 冶金 机械实验 室 王 志正 摘 要 当前 ， 为 了改善负荷传感器 的性能 ， 传感器经 常设计成 迫使 由被测负荷所形 成 的应 力 均布及 集 中于 弹性体上 的一 个或几 个力路 中 。 被集 中的应力 由应 变计来检 测 ， 其输 出将精确 的对 应 于被 测负荷 。 在本文 中 ， 这种集 中应力 的技术被概括为 集中应 力原 理 。 文 中样细介绍 了此原 理 及 通过例子介 绍 了这种技术在负荷传感器 设 计 中的应 用 。 一 、 概 述 负荷传感器 后 面 简称传感器 已广 泛 地应 用 于 各种力参数测 量及称重 系统 中 。 它是现 代工业生产过程 自动 化及计 量 自动 化系统 中必 不可 少的 负荷检测元件 。 提高测夏精度 、 减小 传感 器尺 寸 、 简 化安装使 用 条件及提高它对 各种 干扰因 素的 抑制能力 ， 是 当前传感器研究 、 设计及 制造 中主 要要解决 的课题 。 现代测最系统要求传感器 的线性 、 滞后 、 重 复性及综 合精度应具有 的 测 量 精度 ， 要求传感器 对非被测负荷影 响的反应应低 于 满量程 输 出的 。 。 在 某些测 量 系统 中还 要求传感器 能 同时检测 双 向 、 三 向以及 多方向 的力 。 对近 来新 发展起来 的高精度传感器研究后便可 发现 ， 它 和传统 的传感器 相 比 ， 其结构发 生了较大的 变化 ， 它克服 了原来结构因 素对传感 器性能 的不 良影 响 ， 使 传感器无论在精度 、 稳定性 、 安装及 加荷条件或是在 抗非 被测 负荷的影 响诸方面 均有 了 明显 的提高 。 在弹性体设计 中采 用集 中应 力的方 法是近 几年 来 出现 的新型 传感器 的一个突 出的结构特 点 。 国 内曾采 用这 种方法用 于压磁 式 负荷传感器 ， 结果 是它对弹性架的要求 降低 了 ， 而 同 时 提高 了抗横向力的能力 ， 其精度 由难 手保持在 提高到多数优于 的精度 。 它 为压 磁 式 传感器 的研 制与生产开辟 了一 个新 的途径 。 二 、 传感器 结构 因 素导致的误 差 对于 以测 量在外加负荷作用下传感器产生 的应 变输 出类型 的 传感器 ， 它应具有的性能大 致为 传感 承旅 系傲为 传感器 承 载系数可定义 为 传感器 测 量 部位承受 的 负荷与 加于 传感器 上的 负 荷之 比 。 即 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1984．s1．026