电阻应变片在等强度梁上的粘贴方式

电阻应变片在等强度梁上的粘贴方式

定义

等强度梁是一种截面尺寸沿长度方向变化，使梁上各截面弯曲正应力相等的悬臂梁。在电阻式加速度传感器中，将电阻应变片粘贴在等强度梁的上下表面，通常沿梁的轴向对称布置。

作用

• 提高灵敏度：等强度梁在自由端受集中力（如质量块的惯性力）时，沿梁长度方向各点应变相同。应变片粘贴在应变最大且均匀的区域，能获得较大且一致的输出。
• 温度补偿：在上下表面各粘贴一个或多个应变片，并接成半桥或全桥电路。温度变化引起的电阻变化在桥路中相互抵消，同时测量应变信号被叠加。
• 消除偏心载荷影响：对称粘贴可避免因质量块横向运动引起的非测量方向应变干扰。

工程理解

梁的固定端与自由端分别连接传感器基座和质量块。加速度引起质量块惯性力使梁弯曲，上下表面产生大小相等、符号相反的轴向应变（上表面受拉时下表面受压）。典型粘贴方案：在梁的上下表面各贴一片应变片（ $R_1$ 和 $R_2$ ），按半桥连接；或上下表面各贴两片（共四片），按全桥连接。

设质量块质量为 $m$ ，加速度为 $a$ ，则惯性力 $F=ma$ 。梁自由端受集中力 $F$ 时，距自由端 $x$ 处的应变 $\epsilon \left(x\right)=\frac{6Fl}{Eb{h}^2\left(x\right)}$ ，其中 $l$ 为梁长， $E$ 为弹性模量， $b$ 为梁宽， $h\left(x\right)$ 为梁高。由于等强度梁设计使得 $h\left(x\right)\propto \sqrt{x}$ ，可使应变沿全长恒定。粘贴时应将应变片的敏感栅中心对准梁的应变均匀区，并用专用胶水固定，确保应变准确传递。