筒式力传感器

定义与结构

筒式力传感器属于柱式力传感器的一种，其弹性元件为空心圆柱（筒），与实心圆柱式相对。实心圆柱式可承受较大负荷，而筒式（空心圆柱）用于测量小载荷或小集中力。

工作原理

弹性元件在轴向载荷作用下产生轴向应变和横向应变。在弹性范围内，应力与应变成正比，即服从胡克定律。轴向载荷 $F$ 与截面积 $S$ 决定轴向应力 $\sigma =F\mathrm{/}S$，进而由弹性模量 $E$ 得到轴向应变 $\epsilon =\sigma \mathrm{/}E$。粘贴在弹性体外壁的电阻应变片将应变转换为电阻变化，再通过测量电桥转换为电压输出。

应变片粘贴与组桥

应变片粘贴在弹性体外壁应力分布均匀的中间部分，并对称地粘贴多片。为尽可能消除载荷偏心和弯矩的影响，组桥时 $R_1$ 和 $R_3$ 串接，$R_2$ 和 $R_4$ 串接，并置于桥路相对桥臂上。横向贴片 $R_5$、$R_6$、$R_7$、$R_8$ 主要作温度补偿用。

关键条件

筒式力传感器适用于测量小载荷；弹性元件必须工作在弹性范围内；应变片需对称粘贴于应力均匀的中间部位；电桥接线应尽量减小载荷偏心与弯矩的影响。