如图1所示的剪幅式传感器已成为各传感器制造厂的典型产品。根据切应力原理组成的传感 器具有较简式、弯曲梁式、环式等形式的传感器所没有的优点，其中剪幅式尤为突出。概括 起来它的优点为： 1.固有的线性。它在承受载荷时轮幅的截面积不变及电桥的四个相应的桥臂变化幅度 相等符号相反，从而保证了优良的线性。 2.具有良好的温度稳定性。电阻应变片粘贴于轮幅的两个侧面，其随温度变化的一致 性较好。 3.低的外形及承载时变形较小。这一点对于某些用途是重要的。 4.它在承拉和承压时的灵敏度相同。这个特点使它可做成拉压通用式。 5.对偏心载荷及侧向力不敏感。 剪幅式传感器形状较复杂，它由轮毅、轮幅及轮圈组成，如何选择传感器各部份尺寸， 它们对传感器精度（主要是指线性度）有何影响，传感器各部份的应力分布状况是什么样， 传感器各部份的强度选择等。这一系列问题是研究传感器结构时必须解决的问题。 采用有限元分析及光弹试验，形象的为我们展现出在外加载荷时各部份的应力分布及其 应力水平。通过改变模型的形状明显的看出结构形式及尺寸对应力分布的影响。通过计算和 实验结果清楚的给出了粘贴电阻片的部位、尺寸范围及允许的偏差。因而采用光弹法及有限 元法研究高精度传感器结构是一种简单易行、快速、直观、节约资金和时间的有效方法。它 对于其它形式传感器研究具有同样重要的参考意义。 二、剪幅式传感器工作原理 象图1(a)所示的传感器它主要由轮毂、轮幅、和轮圈三部份组成，电阻应变片如图中 所示和轴线成45°粘贴于轮幅的各个侧面， 其粘贴方向如图所示。其中C表示在承受 2 载荷时受压电阻片，T表示受拉应变片。电 桥接线如图1(b)所示，相应的电阻片串 联后组成一测量电桥。外加载荷作用在轮 数顶部和轮圈底部，在轮圈和轮教间的轮 10 变距M 幅上受到纯剪切。承压片C及承拉片T检 -P10 测出轮幅上的主应力，並产生±△R变化， 10 从而使电桥有相应的输出。 剪力Q Q=dM 根据传感器的工作原理和几何特性， 其力学模型可简化为中点承载P/2的两端 图2简化梁及其剪力弯矩图 固定梁，该梁的剪力和弯矩图如图2所示。 由力学原理知道，梁上有正应力。口x、口，及剪应力Txy的作用。但oy的值很小，可以 忽略不计，其它应力可按下式计算： a:=_.my_ I (1) Q Txy=2(ai-yi) (2) 7G如 图 所 示的剪幅式传感器 已成为各传感器制造厂 的典型 产 品 。 根 据切应力原理组成的传感 器具有较筒式 、 弯曲梁式 、 环式 等形式 的传感器所 没有 的优点 ， 其 中剪幅式尤 为突出 。 概 括 起来它的优点为 固有的线 性 。 它在承受 载荷 时轮幅的截面积不 变及 电桥 的四个相应 的桥 竹变化幅度 相 等符 号相反 ， 从而 保证 了优 良的线 性 。 性较好 。 ， 具有 良好 的 温度稳 定性 。 电 阻应变片粘贴 于轮幅的两个 侧 而 ， 其随 温度变 化的一 致 低的外形 及承载时变形较小 。 这一点对于某些用途 是重要 的 。 它在承 拉和承压 时的灵敏度相 同 。 这个特 点使它可做成 拉压通 用 式 。 对偏 心 载荷及侧向力不敏感 。 剪 幅式传感器形状较复杂 ， 它 由轮毅 、 轮幅及轮圈组成 ， 如何选择传感 器 各部份 尺寸 ， 它们对传感器精度 主要是 指线性度 有何影响 ， 传感器 各部份的应 力分布状 况 是 什 么样 ， 传感器 各部份的强度选择等 。 这一系列 问题是研究传感器结 构时必须解决的问题 。 采用有限元 分析 及光弹试 验 ， 形象的为我们展 现出在 外加 载荷时各部份 的应力分布岌其 应 力水平 。 通 过 改变模型 的形状 明显的看 出结构形式 及尺 寸对应力分布的影 响 。 通 过计 算和 实验结果清楚的给 出 了粘贴 电阻片的部位 、 尺寸范 围 及允许 的偏 差 。 因而采用光弹 法及有 限 元 法研究高精度传感 器结构是一种 简单易行 、 快速 、 直 观 、 节 约 资金 和 时间的有效 方 法 。 它 对于 其它 形式传感器 研究具有 同样重要 的参考意义 。 二 、 剪幅式传感器 工 作原 理 象图 所示 的传感器它主要 由轮毅 、 轮幅 所示和 轴线成 。 粘贴 于轮幅的各个 侧 面 ， 其粘贴方 向如 图所示 。 其 中 表示在承受 载荷时受压 电阻片 ， 表 示受 拉应变片 。 电 桥 接线如 图 所示 ， 相应 的 电阻片 串 、 和 轮圈三部份组成 ， 电阻应 变片如图中 联后组成一测量 电桥 。 外加载荷作用在 轮 毅顶部和 轮圈底部 ， 在 轮圈和 轮毅 间的轮 幅上受 到纯剪切 。 承压片 及 承 拉片 检 测出轮幅上的主应 力 ， 业产 生 士 △ 变 化 ， 从而使 电桥有相应 的输出 。 根 据传感器的工作原理和 几何特性 ， 其力学模型可简 化为 中点承载 的两 端 固定梁 ， 该梁的剪力和 弯矩 图如 图 所 示 。 由力学原理知道 ， 梁 上有正应 力 。 、 忽略不计 ， 其它应 力可按下式计 算 变距一 剪力 图 简化梁及 其剪力弯矩 图 ， 及剪应 力 ， 的作用 。 但 ， 的值很小 ， 可 以 、 勺‘ 产、、产， 沙 ‘ 、 丫 一石一 ‘ 一 ‘ ‘