礦井提升鋼絲繩張力傳感器的布置及電路設計

徐銳

（安徽理工大學，安徽 淮南232001）

1 張力傳感器彈性體設計

鋼絲繩張力傳感器彈性體的具體設計結構如圖1 所示。從圖中可以看出來，設計的彈性體結構包括輪箍、輪輻和輪轂和上受力體等具體結構，輪輻相連接于輪箍和輪轂間。在輪箍底部被約束后，力的作用加載在上受力體頂部時，連接其中的輪輻梁則受到了剪切力作用進而引起變形。并且隨著載荷的增大變形隨之變大。

2 測力應變片的安裝

2.1 應變片的結構與類型

導電絲由于其應變電阻效應被制成檢測用敏感元件，為了使其具有良好的靈敏度與輸出特性，應變絲會被制成柵狀的變形敏感元件。應變片在結構形式方面多種多樣，但其核心組成部分如圖2 所示的基本相同。

圖1 彈性體結構示意圖

2.2 應變片粘貼劑選用

粘貼劑需要在切向方向有效的傳遞被測物的應變，這是它的主要功能，所以其性質上要具備：

（1）在和被測物外表面粘貼時要具有較大的粘貼強度，抗剪強度理論不小于9.8×106Pa；

（2）抗腐蝕性能好，固化工藝方便快捷，耐存儲；

（3）抗老化性能、絕緣性能都要很好。

圖2 應變片基本結構

3 測力應變片組橋

對應變片進行測試，一般情況下把電阻的相對變化量ΔR/R 等效變換為電壓變化量。圖3 為本文中所使用的電橋電路，利用它來完成轉換。

圖3 電橋電路

直流電橋的工作原理：

一般地電阻的應變值變化較小，因此把電源供電電流默認為一常數值。在此作電源為電壓源的假設，則內阻為零，所以通過負載電阻RL的電流值可求得：

IL=0 時電橋平衡，平衡條件是：

把電橋后面接上放大器后，由于放大器的輸入阻抗特別高，比電橋的電阻值大的多，因此把電橋輸出等效看成如圖4所示的開路：

圖4 直流電橋電路

圖5 應變片的粘貼位置圖

4 結論

本文設計了礦井提升鋼絲繩張力檢測用傳感器的彈性體結構，對應變片結構進行了介紹，設計了應變片的組橋電路圖，最終確定了四個應變片在彈性體上的粘貼方案。