加載和應(yīng)變測(cè)量在工業(yè)和醫(yī)療保健
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應(yīng)變計(jì)：力測(cè)量的基本組成部分
應(yīng)變計(jì)可以是金屬絲或蝕刻金屬導(dǎo)體，布置成當(dāng)經(jīng)受拉伸或壓縮，以表現(xiàn)出電阻的可測(cè)量的變化。當(dāng)壓力表牢固地附著的材料或結(jié)構(gòu)，施加任何機(jī)械力的大小可以通過(guò)監(jiān)測(cè)其電響應(yīng)被感測(cè)。
應(yīng)變計(jì)可以作為分立元件，并且可在各種適合的目的，如實(shí)驗(yàn)室用類(lèi)型，設(shè)計(jì)的機(jī)械部件，或監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)性能或安全性。測(cè)量?jī)x和其時(shí)附著到樣品取向的被監(jiān)視的特性對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
通用的刻蝕的金屬箔應(yīng)變儀的圖像
圖1：通用蝕刻金屬??箔應(yīng)變計(jì)。
截止的，現(xiàn)成的離散應(yīng)變儀可能包括金屬箔，這是光蝕刻以創(chuàng)建一個(gè)合適定向應(yīng)變敏感圖案和安裝在一??聚酰亞胺或增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂載體，如示于圖1的類(lèi)型金屬合金對(duì)軌距的特性的顯著影響?？点~，有時(shí)也被稱為A-合金，提供特性，如高應(yīng)變的靈敏度，以及高電阻率，允許小尺寸的傳感器。通過(guò)也顯示出電阻和穩(wěn)定的機(jī)械性能的比較低的溫度系數(shù)在較大范圍內(nèi)的應(yīng)變水平和溫度下進(jìn)行，康銅通常為在通用計(jì)使用的優(yōu)選的合金?？点~的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是，該合金可以加工實(shí)現(xiàn)自我溫度補(bǔ)償?shù)模⊿TC）的特定值，以匹配各種試驗(yàn)材料的熱膨脹系數(shù)。
CEA系列康銅通用應(yīng)變儀由微型測(cè)量（威世精密集團(tuán)的一個(gè)部門(mén)）包括各種型號(hào)，如CEA-06-125UN-350，其中有06的STC號(hào)和350標(biāo)稱阻值？正常的靜態(tài)工作溫度范圍對(duì)CEA系列計(jì)是-75℃至175℃，而對(duì)于需要更寬的溫度范圍內(nèi)LWK系列的鎳 - 鉻，或K-合金的應(yīng)用，衡量如LWK-06-W250B- 350可以操作從-195℃至260℃。
背襯材料和附件的類(lèi)型也可用于儀表選擇的重要標(biāo)準(zhǔn)。的聚酰亞胺或環(huán)氧樹(shù)脂載體通常結(jié)合到使用環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑試驗(yàn)材料。在一些應(yīng)用中，然而，因素如高工作溫度或不利的環(huán)境或測(cè)試條件，以防止量規(guī)的粘合劑或夾持的固化可驅(qū)動(dòng)工程師使用可焊接計(jì)。的微測(cè)定LWK-06-W250B-350是一種可焊接的軌距，其被供給預(yù)粘合到薄金屬載體并與已經(jīng)連接三根引線，允許直接連接到儀表電纜。測(cè)量?jī)x可以被結(jié)合到由點(diǎn)焊一個(gè)清潔的金屬測(cè)試樣品。
軌距大小是一個(gè)給定的應(yīng)用選擇一個(gè)應(yīng)變儀時(shí)要考慮的另一重要的參數(shù)。應(yīng)變計(jì)自然趨向于施加在測(cè)量?jī)x的整個(gè)長(zhǎng)度上的力結(jié)合。因?yàn)楣こ處煶３Ｐ枰u(píng)估峰值應(yīng)力由一個(gè)組成部分中的結(jié)構(gòu)經(jīng)歷，施加過(guò)長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì)的區(qū)域中的峰值應(yīng)力集中在很小的區(qū)域可引起顯著誤差。另一方面，非常小的傳感器可以是不太穩(wěn)定的，并具有較低的最大允許伸長(zhǎng)。
定位和連接
應(yīng)變計(jì)像CEA-06-125UN-350和LWK-06-W250B-350被設(shè)計(jì)為最敏感的行動(dòng)符合傳感柵格的軸線的力。因此，傳感器的取向，當(dāng)連接到測(cè)試樣品中，是非常關(guān)鍵的，并應(yīng)與要被測(cè)量的力的方向相一致。如果方向是未知的，可以使用一個(gè)三方向蓮座型表。
因?yàn)楦鶕?jù)所施加的力的電阻變化是很小的，一個(gè)橋式測(cè)量電路通常用一個(gè)精密電壓表，以保證精確的讀數(shù)。在圖2所示的簡(jiǎn)單橋接電路易受錯(cuò)誤由該量規(guī)引線的電阻而引起的。這些可以以多種方式進(jìn)行補(bǔ)償。所述LWK系列規(guī)的三線連接可以減半當(dāng)?shù)谌€被直接連接到所述電壓表，取消兩條信號(hào)線中的一個(gè)的作用這個(gè)錯(cuò)誤。另一種方法是連接應(yīng)變儀中的上和下橋臂，具有相反極性，從而以感測(cè)力方向相反。在該布置兩組引線電阻的被取消，而系統(tǒng)的靈敏度加倍，從而允許更大的精確度。
基本的電橋電路的圖像監(jiān)控應(yīng)變計(jì)的輸出
圖2：用于監(jiān)控應(yīng)變計(jì)輸出基本橋式電路。
與稱重傳感器設(shè)計(jì)
用測(cè)力稱重傳感器恰恰是包含配置為橋梁，以確保精確和可重復(fù)的測(cè)量多個(gè)應(yīng)變計(jì)工程系統(tǒng)。應(yīng)變片被結(jié)合到一個(gè)精密設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)元件，其可以從一個(gè)鋼，鋁或銅合金制成。精密的設(shè)計(jì)和加工確保幅度正比于施加載荷的可測(cè)量和可重復(fù)的偏斜，在整個(gè)規(guī)定范圍。稱重傳感器可以被設(shè)計(jì)來(lái)測(cè)量彎曲，剪切，壓縮或扭轉(zhuǎn)力，并且可與多種的工作范圍。
當(dāng)選擇一個(gè)稱重傳感器，工程師們要注意指定的安全負(fù)載限制，并考慮工作負(fù)載范圍內(nèi)。如果過(guò)大的過(guò)載被施加，所述力傳感器可以永久損壞，并產(chǎn)生在隨后的使用不可靠的結(jié)果。如果過(guò)載的重量預(yù)期，高容量的負(fù)載傳感器，可能需要。同樣，如果明顯的沖擊或動(dòng)態(tài)加載預(yù)期，測(cè)力傳感器的降級(jí)可能是必要的。
細(xì)心注意，也需要設(shè)計(jì)一個(gè)合適的裝配系統(tǒng)，在考慮到該測(cè)力傳感器是一個(gè)傳感器，因此不應(yīng)該被認(rèn)為是固體支持物。應(yīng)小心，以避免影響，如側(cè)向力，偏心載荷或振動(dòng)。如果一個(gè)以上的負(fù)載傳感器被用于在一個(gè)系統(tǒng)中，特別小心，可能需要確保該載荷均勻分布，以避免從各個(gè)負(fù)載傳感器的輸出之間的不希望的差異。
測(cè)量系統(tǒng)，從噸到英鎊
稱重傳感器可用于多種應(yīng)用。一個(gè)例子是在裝配到車(chē)輛，如卡車(chē)散裝稱重系統(tǒng)。 PM板載，其中，像微測(cè)量，也是威世精密集團(tuán)的一個(gè)部門(mén)，生產(chǎn)一系列的散裝稱重系統(tǒng)，包括安全型系統(tǒng)和法律的貿(mào)易系統(tǒng)，使重量為散裝物料在點(diǎn)充電裝卸。所述BulkWeigh 1300系統(tǒng)的卡車(chē)稱量17?44噸有四個(gè)或更多的稱重傳感器，其能夠監(jiān)視各軸權(quán)重的，如圖3，可以提供駕駛員在駕駛室內(nèi)的警告過(guò)量或不平衡的負(fù)載。
稱重傳感器在工業(yè)車(chē)輛散裝稱重系統(tǒng)的圖像
圖3：在工業(yè)車(chē)輛散裝稱重系統(tǒng)使用稱重傳感器的。
在極端情況下，微型稱重傳感器，如測(cè)量專(zhuān)業(yè)FC22系列的另一端都可以用四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量從0-10到0-100磅的范圍，并相距34毫米兩個(gè)徑向安裝孔。這些負(fù)載細(xì)胞是適于用在設(shè)備如機(jī)器人末端執(zhí)行，以幫助在各種處理控制由機(jī)器人所施加的力或監(jiān)測(cè)的任何的重量拾取的對(duì)象。小負(fù)載的細(xì)胞，如FC22，也可用于醫(yī)療器械如控制施加于注射器注入泵，以便控制劑量或流體傳遞線性力。
該FC22系列稱重傳感器采用MEMS應(yīng)變儀，它通過(guò)壓電效應(yīng)感知應(yīng)變建成。 MEAS傳感器已采用其專(zhuān)有的微熔™技術(shù)，通過(guò)高溫熔化的玻璃粘接應(yīng)變計(jì)為不銹鋼襯底。這消除有機(jī)環(huán)氧化物，其可以是年齡敏感，并有助于最大限度地提高穩(wěn)定性并延長(zhǎng)工作壽命。這一技術(shù)也有助于確保高靈敏度，即使在低的菌株，以及優(yōu)良的分辨率和高超范圍能力，而不需要機(jī)械停止。的FC22的設(shè)計(jì)消除了與其他微型力傳感器，如使用壓力膠囊傳感器相關(guān)聯(lián)的疲勞機(jī)制。熱補(bǔ)償也是內(nèi)置的，從而消除與溫度相關(guān)的變化，零點(diǎn)和量程。
結(jié)論
應(yīng)變計(jì)和稱重傳感器各采取改變?cè)趯?dǎo)體或半導(dǎo)體的電特性的優(yōu)點(diǎn)施加力時(shí)，以測(cè)量機(jī)械負(fù)荷。所有的都必須設(shè)計(jì)，精心，確保滿意的性能的精密儀器。為了達(dá)到所需的精度，可靠性和壽命是重要的，不僅選擇最佳組成，但也照顧與定位，定向和固定，以及電氣連接。與往常一樣，更多的理解帶來(lái)更好的結(jié)果。
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