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[摘要]：在不改变用户砝兰式器件安装尺寸的前提下，將该金属件设计成可以同时检测三个方向力值的传感器，以便用户对系统状态作出定量的分析及评估，为此我们进行了以下的设计与分析，并试制。
[关键词]：砝兰 三分量 传感器 设计 试制
中图分类号：TP732.1 文献标识码：TP 文章编号：1009-914X(2012)26-0262-01
一、客户提供的条件
要求把图示上下连接“砝兰状” 器件设计成三分量传感器，其力值分配为：PX=3吨；PY=10吨；PZ==3吨。定义：PX为X向水平方向力；PY为Y向水平方向力；PZ为垂直砝兰连接平面的力。
技术参数要求：
输出：4-20mA（外置变送器，变送器由传感器厂家配套）
非线性误差：＜0.5%；
交叉干扰＜±2%FS；
二、设计中碰到的难点和解决方法
若是单分量“孔板柱传感器”，则设计是方便的：经验数据是12kg/mm2时为1mv/v输出。但现在的问题是：这4根支承一个大台面的“孔板柱”，同时还将受10吨的Y向水平力，这显然与垂直分力的检测产生了不可调解的矛盾：因为双方均以敏感部位的截面积为计算依据。
三、Y向10吨水平力的检测
因为中间支承的4根扁竖梁，上下两端为刚体，不能提供自由转角，故它们必产生S形弯曲变形。
五、其它安全问题考虑：
六、密封罩和三个引缆端子的设计：
如图所示，采用无缝钢管车制内外圆，并依“局部示图”的方法，上下两层铣加工M3紧固“哈虎”套筒的螺孔和台阶，后用线切割分成两块；将来紧固时界面涂粘704硅胶即可密封。
三个分量必需用三个接线端子，可在“哈虎”外罩中间适当位置机加工3个M10*1螺孔，以拧紧密封端子。
七、布片方法和组桥图：
1：PX分量的布片方法和组桥图：
可在4根扁竖梁离中心16处的宽面（37）正反划十字线，各贴一片3*3---350欧单轴片；最佳是上下均划线，各贴一片3*3---350欧单轴片，使每梁自成全桥电路，这必有利于精度。
可把8片或16片，依应变极性组成差动全桥（桥路阻抗为700欧或串并后成350欧。
2：PY分量的布片方法和组桥图：
可在4根扁竖梁离中心16处的狭面（10）正反划十字线，各贴一片3*3---350欧单轴片；最佳是上下均划线，各贴一片3*3---350欧单轴片，使每梁自成全桥电路，这必有利于精度。
可把8片或16片，依应变极性组成差动全桥（桥路阻抗为700欧或串并后成350欧。
3：PZ分量的布片方法和组桥图：
可在4根扁竖梁中心φ20应变孔两侧划中心水平线，左右各贴一片3*3---350欧单轴片；共8片压缩片，串并后成压缩桥臂R1和R3为350欧。在其中左右两孔的竖片下紧挨各贴1片横的3*3---350欧单轴片，以构成全桥，采样泊松比拉伸，并作温度互补作用。
4：布片注意：
为了减小三分力的互相干扰，各竖梁机加工尺寸要求一致；贴片方位要求对称居中。
5：标定方法：
PX和PY的标定需机加工一个“角尺形”的结实的承载台，施力端可机加工一个弧形块压砝兰边解决。PZ需一个镘头状平底压头。
八、试制结论
现已完成该产品试制，我们实测精度0.3级，相互干扰度优于1%F.S，现已交付用户使用并验证。
[关键词]：砝兰 三分量 传感器 设计 试制
中图分类号：TP732.1 文献标识码：TP 文章编号：1009-914X(2012)26-0262-01
一、客户提供的条件
要求把图示上下连接“砝兰状” 器件设计成三分量传感器，其力值分配为：PX=3吨；PY=10吨；PZ==3吨。定义：PX为X向水平方向力；PY为Y向水平方向力；PZ为垂直砝兰连接平面的力。
技术参数要求：
输出：4-20mA（外置变送器，变送器由传感器厂家配套）
非线性误差：＜0.5%；
交叉干扰＜±2%FS；
二、设计中碰到的难点和解决方法
若是单分量“孔板柱传感器”，则设计是方便的：经验数据是12kg/mm2时为1mv/v输出。但现在的问题是：这4根支承一个大台面的“孔板柱”，同时还将受10吨的Y向水平力，这显然与垂直分力的检测产生了不可调解的矛盾：因为双方均以敏感部位的截面积为计算依据。
三、Y向10吨水平力的检测
因为中间支承的4根扁竖梁，上下两端为刚体，不能提供自由转角，故它们必产生S形弯曲变形。
五、其它安全问题考虑：
六、密封罩和三个引缆端子的设计：
如图所示，采用无缝钢管车制内外圆，并依“局部示图”的方法，上下两层铣加工M3紧固“哈虎”套筒的螺孔和台阶，后用线切割分成两块；将来紧固时界面涂粘704硅胶即可密封。
三个分量必需用三个接线端子，可在“哈虎”外罩中间适当位置机加工3个M10*1螺孔，以拧紧密封端子。
七、布片方法和组桥图：
1：PX分量的布片方法和组桥图：
可在4根扁竖梁离中心16处的宽面（37）正反划十字线，各贴一片3*3---350欧单轴片；最佳是上下均划线，各贴一片3*3---350欧单轴片，使每梁自成全桥电路，这必有利于精度。
可把8片或16片，依应变极性组成差动全桥（桥路阻抗为700欧或串并后成350欧。
2：PY分量的布片方法和组桥图：
可在4根扁竖梁离中心16处的狭面（10）正反划十字线，各贴一片3*3---350欧单轴片；最佳是上下均划线，各贴一片3*3---350欧单轴片，使每梁自成全桥电路，这必有利于精度。
可把8片或16片，依应变极性组成差动全桥（桥路阻抗为700欧或串并后成350欧。
3：PZ分量的布片方法和组桥图：
可在4根扁竖梁中心φ20应变孔两侧划中心水平线，左右各贴一片3*3---350欧单轴片；共8片压缩片，串并后成压缩桥臂R1和R3为350欧。在其中左右两孔的竖片下紧挨各贴1片横的3*3---350欧单轴片，以构成全桥，采样泊松比拉伸，并作温度互补作用。
4：布片注意：
为了减小三分力的互相干扰，各竖梁机加工尺寸要求一致；贴片方位要求对称居中。
5：标定方法：
PX和PY的标定需机加工一个“角尺形”的结实的承载台，施力端可机加工一个弧形块压砝兰边解决。PZ需一个镘头状平底压头。
八、试制结论
现已完成该产品试制，我们实测精度0.3级，相互干扰度优于1%F.S，现已交付用户使用并验证。