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雙軸全對(duì)稱應(yīng)變計(jì)在LN拉式傳感器上的應(yīng)用

上海香川電子衡器有限公司

【摘 要】 本文簡要分析了雙軸全對(duì)稱應(yīng)變計(jì)BHF350-4BB-2（11）更適合在LN拉

式傳感器上應(yīng)用的理由，并列舉了實(shí)際應(yīng)用的效果，為LN拉式傳感器的進(jìn)一步改進(jìn)和

提高提供了一個(gè)新的途徑。同時(shí)，還介紹了該應(yīng)變計(jì)在柱式傳感器上的現(xiàn)場應(yīng)用效果，

可供傳感器設(shè)計(jì)工程師參考。

LN拉式傳感器精度高、抗側(cè)向力性能好，問世十多年來得到了廣泛應(yīng)用。不少技

術(shù)人員對(duì)其彈性體的應(yīng)力分布做了計(jì)算分析，對(duì)其結(jié)構(gòu)做了優(yōu)化設(shè)計(jì)，其應(yīng)變計(jì)的貼片

方案也有多個(gè)。

LN拉式傳感器問世之初采用的貼片方法，選用的是BHF350-4BB(11)90°雙軸應(yīng)變計(jì)。該方案至今仍有不少企業(yè)在采用。由于充分利用孔內(nèi)十字筋中心部位應(yīng)

力分布特點(diǎn)，傳感器的精度和抗側(cè)向力性能都很好。唯一的缺點(diǎn)是載荷加上后信號(hào)達(dá)到

穩(wěn)定所需要的時(shí)間稍長了一些，特別是量程大的傳感器。

正是針對(duì)圖一方案的不足之處提出來的。該方案的精度和抗側(cè)向力性能也

都很好，信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定所需要的時(shí)間也有所減少。相比圖一方案，所用應(yīng)變片是8片，

多了一倍，成本有所提高，適合在大量程傳感器中使用。

采用了浙江黃巖測試儀器廠近年生產(chǎn)的“BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)”。

該應(yīng)變計(jì)的絲柵圖形見圖4。該款應(yīng)變片在國內(nèi)主要應(yīng)變計(jì)廠家的產(chǎn)品目錄中以往很少出現(xiàn)，在相關(guān)需要的場合通常是使用BB為代號(hào)的90°豎橫雙軸片。BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)其實(shí)也是豎橫雙軸片，它的絲柵圖形像和一般的豎橫雙軸片相同的地方是：豎橫兩片處在同一中心線上，左右對(duì)稱；不同之處在于BHF350-4BB-2（11）的橫片分開兩半包絡(luò)在豎片左右，形成上下左右全都對(duì)稱的格局。由此帶來的另一個(gè)不同，就是縮短了整個(gè)片子的豎向高度。

我們將該應(yīng)變計(jì)絲柵圖形代號(hào)用BB-2加以區(qū)分，稱之為雙軸全對(duì)稱應(yīng)變計(jì)。

方案中的應(yīng)變計(jì)相比，BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)所具有的上下左右皆對(duì)

稱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與十字筋的應(yīng)力分布更為接近，理論上應(yīng)該更好一些。實(shí)踐證明這樣的

分析是符合實(shí)際的。

和前兩個(gè)方案相比，使用了BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)的產(chǎn)品計(jì)量性能無疑是同

等優(yōu)越的。在此基礎(chǔ)上，我們又進(jìn)行了小批量生產(chǎn)，用戶試用，直至批量生產(chǎn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)

據(jù)表明，使用BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)的LN拉式傳感器還有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、蠕變指標(biāo)絕大多數(shù)在0.01%F.S/30min左右。

2、用于電子吊秤中，旋轉(zhuǎn)誤差更小一些。

我們?cè)鴮⒁粋�(gè)LN-3t拉式傳感器裝在3000分度3t吊秤上做旋轉(zhuǎn)誤差測試，幾乎沒

有讀出誤差。

3、經(jīng)濟(jì)性。由于BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)的敏感柵圖形更適合十字筋中心的應(yīng)

力分布特點(diǎn)，應(yīng)變計(jì)的豎向尺寸相對(duì)較小，整個(gè)絲柵圖形接近正方形，使得傳感器設(shè)計(jì)

時(shí)就可以取相對(duì)較小的孔徑。在傳感器的連接螺紋直徑相同，傳感器的靈敏度相同的條

件下，傳感器的外形尺寸就小了。也就是說，在保證傳感器計(jì)量性能不變，安全系數(shù)不

變的前提下，可減少鋼材的用量，同時(shí)又減少了熱加工和機(jī)械加工的費(fèi)用。

黃巖測試儀器廠推出BHF350-4BB-2（11）雙軸全對(duì)稱應(yīng)變計(jì)以后，多家傳感器廠

在柱式傳感器上也相繼采用了這種應(yīng)變計(jì)，其中雙球頭承載的高精度柱式傳感器上用得

最多。近年來市場對(duì)雙球頭承載的高精度柱式傳感器需求很大，這種傳感器已越來越多

地取代橋式傳感器而成功應(yīng)用于汽車秤和軌道衡。

用戶在使用BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)后發(fā)現(xiàn)有下列優(yōu)點(diǎn)：

1、該應(yīng)變計(jì)豎向尺寸小，所需要的應(yīng)力均勻區(qū)相對(duì)可以小一點(diǎn)，柱式傳感器就可

以取相對(duì)較低的高度仍能保持原有的計(jì)量精度。

2、由于該應(yīng)變計(jì)具有橫絲包絡(luò)豎絲的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此對(duì)溫度梯度的影響相對(duì)不敏

感。我們知道，傳感器應(yīng)用現(xiàn)場常常是比較惡劣的，有時(shí)存在比較大的溫度梯度，影響

傳感器的輸出，降低了測試精度。使用BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)后，一定程度上降

低了溫度梯度的影響。這一特點(diǎn)是難能可貴的，也是不少用戶所渴求的，因?yàn)橐话闱闆r

下溫度梯度影響是傳感器的軟肋，不借助外圍設(shè)備幾乎難以解決。

除了絲柵圖形的特點(diǎn)以外，BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)的材料和工藝也有自己的

特點(diǎn)，即與一向得到用戶好評(píng)的BHF350-3HA（11）應(yīng)變計(jì)采用同樣的材料和工藝，該

片采用國際上較先進(jìn)的環(huán)氧酚醛為基底，具有絕緣性能好，長期穩(wěn)定性好，重復(fù)性好等

優(yōu)點(diǎn)。

自從“BHF350-4BB-2（11）應(yīng)變計(jì)”批量生產(chǎn)并獲得用戶好評(píng)后，黃巖測試儀器廠

又對(duì)應(yīng)變片作了幾次改進(jìn)設(shè)計(jì)：加大“焊腿”尺寸，絲柵和“焊腿”間采用大圓弧過渡，以

減小焊接時(shí)溫度對(duì)絲柵的影響和焊接后引線對(duì)絲柵的影響，提高了應(yīng)變計(jì)的可靠性。