环式力传感器

环式力传感器

环式力传感器是一种利用圆环状弹性元件将力转换为应变的电阻式力传感器。与柱式力传感器相比，其应力分布更复杂且有方向区分，便于构成差动电桥，适用于测量较大载荷。

结构特点

• 弹性元件为圆环形状
• 应力分布有正有负，便于接成差动电桥
• C点应变为零，该处贴片起温度补偿作用

应变公式

A点应变：
${\epsilon }_{\text{A}}=\pm \frac{3F[R-(h/2\left)\right]}{b{h}^{2}E}(1-\frac{2}{\pi })$

B点应变：
${\epsilon }_{\text{B}}=\pm \frac{3F[R-(h/2\left)\right]}{b{h}^{2}E}\frac{2}{\pi }$

其中h、b为圆环的厚度和宽度，E为材料弹性模量，F为载荷。对R/h>5的小曲率圆环，可忽略h/2项。

工程注意

环式力传感器的应变公式与简单模型ε=F/AE不完全一致，反映了理论简化模型与复杂结构实际应力分布之间的差异。这一差异在工程实践中需要特别关注。

相关概念

• 弹性元件 — 力传感器的核心敏感元件
• 差动电桥 — 利用正负应力分布提高灵敏度
• 电桥补偿法 — 零应变点贴片实现温度补偿