环式力传感器

环式力传感器是一种基于电阻应变效应的力传感器，其核心结构为薄壁圆环。圆环在垂直方向承受载荷F时，环体各点应力分布复杂且不均，存在方向区分。典型结构在圆环水平直径两端（A点）和垂直直径两端（B点）的内外表面粘贴电阻应变片，并在C点（应变零处）贴片用于温度补偿。

对于小曲率圆环（R/h > 5），A、B点的应变表达式为：

A点：
${\epsilon }_{\mathrm{A}}=\pm \frac{3F[R-(h\mathrm{/}2)]}{b{h}^{2}E}(1-\frac{2}{\pi })$

B点：
${\epsilon }_{\mathrm{B}}=\pm \frac{3F[R-(h\mathrm{/}2)]}{b{h}^{2}E}\frac{2}{\pi }$

其中，F为载荷，R为圆环平均半径，b为环宽，h为壁厚，E为材料弹性模量。内、外贴片应变符号相反：在图示拉力作用下，内贴片取“-”，外贴片取“+”。当R/h > 5时，可忽略h/2项。

通过测量A、B两点的应变，利用上述公式即可确定载荷F的大小。C点应变为零，因此该处应变片仅用于温度补偿，不参与载荷测量。