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1、设备设计/诊断维修/再制造现代制造工程2007年第1期一种新型微位移电阻传感器程江涛,蒋和生,张济生(重庆大学机械工程学院,重庆400030)摘要:研制一种新型高精度电阻传感器。该仪器利用扭簧比较仪的测头移动组件和夹持组件的成熟结构,在此基础上加装贴有应变片的弹簧片研制成新的应变传感器,精度高,稳定性好,在很大程度上满足了企业产品质量检验数字化、信息化。关键词:微位移;电阻;传感器中图分类号:TH16文献标识码:A文章编号:1671—3133(2007)01—0105—03Anewresistancemicro2displacementsensorChengJian
2、g2tao,JiangHe2sheng,ZhangJi2sheng(CollegeofMechanicalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400030,CHN)Abstract:Anewhighpraciseresistancesensorisdeveloped.Thisinstrumentutilizedthewell2roundedstructurewhichmakesupofdigitaldisplacementmeasuringinstrumentpstipsubassemblyandclampingdevi
3、ce.Onthisbasisinstalledadditionalstraingaugewithspringsliceforthenewstrainsensor.Theresultisthattheprecisionishigher,thestabilityisbettertoo.Itsatisfyenterprisepsproductsqualityinspectiondigitization,informationizationtoagreatextent.Keywords:Micro2Displacement;Resistance;Sensor持组件C和位移2
4、电量转换组件E三部分结合成一个0引言整体,构成传感器部分。测头移动组件B一般由测量工业生产中现场测量机械零件尺寸的精密量仪,杆和触头两部分组成,作用是将被测工件尺寸变化的在微米级精度范围内,目前使用最多的主要是扭簧比位置信息准确地传递给位移2电量转换组件E;被测工较仪和电感比较仪。前者属于传统机械式量仪,仪器件A和传感器的夹持组件C同时牢固地安装在检验利用测量杆移动时带动扭簧上指针的偏转,靠人的目基座D上,组成测量系统。为了保证测量过程中,工测,从表盘刻度上获取读数,该量仪无法实现数字化测件与传感器的相对位置不会因为测量力的变动而发生量,其测量精度和量程也有一定限制
5、;电感比较仪由电改变。A、B、C、D四部分组成闭环,有适当的刚性。感传感器和测量放大器两部分组成,传感器由装在轴套内的测量杆推动电感线圈中的磁芯,利用线圈电感量的变化经放大后来测量尺寸,这种传感器体积小,便于安装,分辨率可达011～0105μm,能实现数字化测量,但是由于结构小而且精密,制造不容易。本文提出的新型电阻应变测微仪结构简单、便于制造、成本低,图1尺寸检验的电阻传感器的基本组成有利于推广。112应变测微仪传感器的计算模型1电阻传感器的结构与原理分析图2所示为应变测微仪传感器的一种结构示意和111电阻传感器的基本组成计算模型。图2a、图2b表示这种传感器的结
6、构原理。用于尺寸检验的电阻传感器一般由测头移动组宽度为b、厚度为h、长度为L的弹簧钢片的一端固定,件、夹持组件、位移2电量转换组件和信号放大、处理、另一端连接测量杆,杆的端部为球形,与被测表面接显示组件构成,如图1所示。其中测头移动组件B、夹触。当零件尺寸变化时,弹簧片将产生变形,设测量杆105现代制造工程2007年第1期设备设计/诊断维修/再制造处所受的力为P、挠度为y,弹簧片材料的弹性模量为3hyεP=2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(10)E,截面的抗弯惯性矩为J、抗弯模数为W、所受弯矩为4LM、应力为σ、应变为ε,应变片工作范围内的平均应变式(10)是应变传感
7、器的重要公式,式中参数合理值εP与平均弯矩值MP对应,则根据材料力学可得:的设计可使仪器达到预期目标。bh3113新型应变测微仪测头设计J=⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)12应变片的悬臂端装有短小的测量杆,测量杆从盒2bh2J体底部的孔中伸出,其圆柱部分的直径应比孔径约小W==⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)6h015～1mm,以保证测量杆能自由伸缩不与孔壁相碰。3y=PL⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)测量杆7的外伸部分做成半球形,用以对物体尺寸的3EJ小位移进行测量。测量杆7另一端中间的小轴穿过弹σ=Eε⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4)簧片悬
