柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、 中乙敏感柵5、密敏感柵6和基底1上,起防潮、防蝕、防損等作用的保護(hù)層。
[0051] 引腳7用于連接敏感柵和測量電路,疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中 乙敏感柵5和密敏感柵6各有兩個引腳7,對與箱式和膜式應(yīng)變片,引腳7與其所連接的疏 甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6聯(lián)為一體。疏甲敏 感柵2的兩個引腳為7-1和7-2,疏乙敏感柵3的兩個引腳為7-3和7-4,中甲敏感柵4的 兩個引腳為7-5和7-6,中乙敏感柵5的兩個引腳為7-7和7-8,密敏感柵6的兩個引腳為 7-9和7-10。引腳7-9和7-10均位于密敏感柵6的左側(cè),目的是減小密敏感柵6到應(yīng)變片 右側(cè)邊緣的距離。
[0052] 疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6按照其金 屬敏感材料和加工工藝的不同,可以為絲式、箱式、薄膜式、厚膜式。無論何種疏甲敏感柵2、 疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6的厚度均很小,使得疏甲敏感柵2、 疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6的軸向長度隨其所依附工件的形 變而變化。本發(fā)明基本的關(guān)鍵之處在于疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏 感柵5和密敏感柵6之間的配合,有如下要點:
[0053] 第一,在基底上布置五個敏感柵,分別稱為疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感 柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6。
[0054] 第二,疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6均可 分為多個敏感段8和多個過渡段9,各過渡段9將各敏感段8連接形成敏感柵。比較而言, 敏感段8呈細(xì)長形,電阻較大并且其阻值對應(yīng)變較為敏感;所述過渡段9基本呈粗短形,使 得所述過渡段的電阻很小并且對應(yīng)變不敏感,工作狀態(tài)下電阻變化接近于0,因此敏感段電 阻的總和基本為單個敏感柵的總電阻。圖2從更清晰的角度更詳細(xì)地標(biāo)出了敏感段8和過 渡段9。
[0055] 第三,每個敏感柵的敏感段8呈細(xì)長條狀,每個敏感段8的所有橫截面形心構(gòu)成 敏感段軸線,該敏感段8軸線為一條直線段,各敏感段8的軸線平行并且位于同一平面中。 每個敏感段8的所有橫截面沿敏感段軸線方向的投影形狀一致。取每個敏感段的軸線中點 位置并以該敏感段電阻值為名義質(zhì)量構(gòu)成所在敏感段的名義質(zhì)點,各個敏感段的名義質(zhì)點 共同形成的質(zhì)心位置為敏感柵的中心。
[0056]第四,疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6的敏 感段總長度呈3 :3 :8 :8 :5的比例關(guān)系,疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏 感柵5和密敏感柵6的敏感段總電阻呈3 :3 :8 :8 :5的比例關(guān)系,疏甲敏感柵2、疏乙敏感 柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6的敏感段在相同的應(yīng)變下敏感段的總電阻 變化值也呈3 :3 :8 :8 :5的比例關(guān)系。
[0057] 第五,俯視疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵 6,它們均具有對稱軸且對稱軸重合(圖2中的X軸),疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏 感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6各自的敏感段8全都與該對稱軸平行,各敏感柵的敏感 段8均關(guān)于此軸對稱分布。因此,可以說疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙 敏感柵5和密敏感柵6同軸,即檢測同方向的應(yīng)變并且疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏 感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6的中心位置均在X軸上,它們的中心無橫向偏差,有軸 向偏差。根據(jù)圖2中應(yīng)變片的俯視圖,疏甲敏感柵2的敏感段8有橫向?qū)ΨQ軸ySA,疏甲敏 感柵2的中心在X軸與ySA軸的交點,疏乙敏感柵3的敏感段8有橫向?qū)ΨQ軸ySB,疏乙敏感 柵3的中心在X軸與ySB軸的交點,中甲敏感柵4的敏感段8有橫向?qū)ΨQ軸ym,中甲敏感柵 4的中心在X軸與yMA軸的交點,中乙敏感柵5的敏感段8有橫向?qū)ΨQ軸yMB,中乙敏感柵5 的中心在X軸與yMB軸的交點,密敏感柵6的敏感段8有橫向?qū)ΨQ軸yD,密敏感柵6的中心 在X軸與yD軸的交點。
[0058] 第六,疏甲敏感柵2的中心與中甲敏感柵4的中心之間距離為ΔχΑ,中甲敏感柵4 的中心與密敏感柵6的中心之間距離也為ΔχΑ;疏乙敏感柵3的中心與中乙敏感柵5的中 心之間距離為ΔχΒ,中乙敏感柵5的中心與密敏感柵6的中心之間距離也為ΔχΒ,ΔχΑ> AχΒ;疏甲敏感柵2的中心與疏乙敏感柵3的中心的距離為Δχi,中甲敏感柵4的中心與中 乙敏感柵5的中心的距離為ΔΧι,ΔΧι=ΔΧα-ΔΧβ,如圖2所示。按圖2所示,各敏感段軸 線所確定平面上,左邊疏甲敏感柵2與疏乙敏感柵3之間呈叉指布置,中部中甲敏感柵4與 中乙敏感柵5之間呈叉指布置,無其他敏感柵之間的叉指布置。所述叉指布置是指:兩敏 感柵的各敏感段8軸線所在平面上,在與敏感段軸線垂直方向上兩敏感柵的敏感段錯落分 布,對在該方向上兩敏感柵之敏感段分別出現(xiàn)的次序和次數(shù)不做限制。由于疏甲敏感柵2、 疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏感柵6的相對位置由應(yīng)變片生產(chǎn)工藝保 證被相當(dāng)精確地固定了,這也是本發(fā)明能檢測工件應(yīng)變軸向偏導(dǎo)數(shù)的關(guān)鍵之一。
[0059]綜上所述,本發(fā)明疏甲敏感柵2、疏乙敏感柵3、中甲敏感柵4、中乙敏感柵5和密敏 感柵6的敏感段在相同的應(yīng)變下敏感段的總電阻變化值也呈3 :3 :8 :8 :5的比例關(guān)系,各敏 感柵中心橫向無偏差,軸向有偏差,疏甲敏感柵2的中心與中甲敏感柵4的中心之間距離為 ΔχΑ,中甲敏感柵4的中心與密敏感柵6的中心之間距離也為ΔχΑ;疏乙敏感柵3的中心與 中乙敏感柵5的中心之間距離為ΔχΒ,中乙敏感柵5的中心與密敏感柵6的中心之間距離 也為ΔχΒ,ΔχΑ>ΔχΒ;疏甲敏感柵2的中心與疏乙敏感柵3的中心的距離為ΔΧι,中甲敏 感柵4的中心與中乙敏感柵5的中心的距離為ΔΧι,ΔΧι=ΔχΑ-ΔχΒ。
[0060] 令自由狀態(tài)下疏乙敏感柵3電阻為,中乙敏感柵5電阻為RM。,密敏感柵6電阻 為Rr。,應(yīng)有&。+馬。=RM=R。。將本發(fā)明的應(yīng)變片安置于某有表面應(yīng)變時,疏乙敏感柵3電 阻為RQ+A&,中乙敏感柵5電阻為RQ+ΔRM。,密敏感柵6電阻為RQ+ΔRr;另一方面,疏乙敏 感柵3以及密敏感柵6的中心分別位于圖2中χ軸與ySB的交點以及χ軸與yDB的交點,軸 向上相距2ΔχΒ。利用敏感柵電阻與表面應(yīng)變的關(guān)系以及數(shù)值微分的公式(3)有:
[0061]
[0062] 其中f為密敏感柵6中心右側(cè)&知處,也就是圖2中χ軸與yQB軸的交點,ε疏乙敏感柵3中心處的應(yīng)變,εΜ為中乙敏感柵5中心處的應(yīng)變,εκ為密敏感柵6中心處 的應(yīng)變。這即是本實施例測量表面應(yīng)變軸向偏導(dǎo)的原理。特別注意,上式所計算的數(shù)值微 分為密敏感柵6中心偏右外側(cè)ΔχΒ位置的應(yīng)變軸向一階偏導(dǎo),該位置為應(yīng)變片的右側(cè)邊緣 甚至邊緣外側(cè),因此具有便于測量工件角落處、邊緣處等對應(yīng)變片有尺寸限制部位的軸向 一階偏