雙軸全對稱應變計在LN拉式傳感器上的應用

上海香川電子衡器有限公司

【摘 要】 本文簡要分析了雙軸全對稱應變計BHF350-4BB-2（11）更適合在LN拉

式傳感器上應用的理由，并列舉了實際應用的效果，為LN拉式傳感器的進一步改進和

提高提供了一個新的途徑。同時，還介紹了該應變計在柱式傳感器上的現場應用效果，

可供傳感器設計工程師參考。

LN拉式傳感器精度高、抗側向力性能好，問世十多年來得到了廣泛應用。不少技

術人員對其彈性體的應力分布做了計算分析，對其結構做了優化設計，其應變計的貼片

方案也有多個。

LN拉式傳感器問世之初采用的貼片方法，選用的是BHF350-4BB(11)90°雙軸應變計。該方案至今仍有不少企業在采用。由于充分利用孔內十字筋中心部位應

力分布特點，傳感器的精度和抗側向力性能都很好。唯一的缺點是載荷加上后信號達到

穩定所需要的時間稍長了一些，特別是量程大的傳感器。

正是針對圖一方案的不足之處提出來的。該方案的精度和抗側向力性能也

都很好，信號達到穩定所需要的時間也有所減少。相比圖一方案，所用應變片是8片，

多了一倍，成本有所提高，適合在大量程傳感器中使用。

采用了浙江黃巖測試儀器廠近年生產的“BHF350-4BB-2（11）應變計”。

該應變計的絲柵圖形見圖4。該款應變片在國內主要應變計廠家的產品目錄中以往很少出現，在相關需要的場合通常是使用BB為代號的90°豎橫雙軸片。BHF350-4BB-2（11）應變計其實也是豎橫雙軸片，它的絲柵圖形像和一般的豎橫雙軸片相同的地方是：豎橫兩片處在同一中心線上，左右對稱；不同之處在于BHF350-4BB-2（11）的橫片分開兩半包絡在豎片左右，形成上下左右全都對稱的格局。由此帶來的另一個不同，就是縮短了整個片子的豎向高度。

我們將該應變計絲柵圖形代號用BB-2加以區分，稱之為雙軸全對稱應變計。

方案中的應變計相比，BHF350-4BB-2（11）應變計所具有的上下左右皆對

稱的結構特點，與十字筋的應力分布更為接近，理論上應該更好一些。實踐證明這樣的

分析是符合實際的。

和前兩個方案相比，使用了BHF350-4BB-2（11）應變計的產品計量性能無疑是同

等優越的。在此基礎上，我們又進行了小批量生產，用戶試用，直至批量生產。統計數

據表明，使用BHF350-4BB-2（11）應變計的LN拉式傳感器還有以下幾個特點：

1、蠕變指標絕大多數在0.01%F.S/30min左右。

2、用于電子吊秤中，旋轉誤差更小一些。

我們曾將一個LN-3t拉式傳感器裝在3000分度3t吊秤上做旋轉誤差測試，幾乎沒

有讀出誤差。

3、經濟性。由于BHF350-4BB-2（11）應變計的敏感柵圖形更適合十字筋中心的應

力分布特點，應變計的豎向尺寸相對較小，整個絲柵圖形接近正方形，使得傳感器設計

時就可以取相對較小的孔徑。在傳感器的連接螺紋直徑相同，傳感器的靈敏度相同的條

件下，傳感器的外形尺寸就小了。也就是說，在保證傳感器計量性能不變，安全系數不

變的前提下，可減少鋼材的用量，同時又減少了熱加工和機械加工的費用。

黃巖測試儀器廠推出BHF350-4BB-2（11）雙軸全對稱應變計以后，多家傳感器廠

在柱式傳感器上也相繼采用了這種應變計，其中雙球頭承載的高精度柱式傳感器上用得

最多。近年來市場對雙球頭承載的高精度柱式傳感器需求很大，這種傳感器已越來越多

地取代橋式傳感器而成功應用于汽車秤和軌道衡。

用戶在使用BHF350-4BB-2（11）應變計后發現有下列優點：

1、該應變計豎向尺寸小，所需要的應力均勻區相對可以小一點，柱式傳感器就可

以取相對較低的高度仍能保持原有的計量精度。

2、由于該應變計具有橫絲包絡豎絲的結構特點，因此對溫度梯度的影響相對不敏

感。我們知道，傳感器應用現場常常是比較惡劣的，有時存在比較大的溫度梯度，影響

傳感器的輸出，降低了測試精度。使用BHF350-4BB-2（11）應變計后，一定程度上降

低了溫度梯度的影響。這一特點是難能可貴的，也是不少用戶所渴求的，因為一般情況

下溫度梯度影響是傳感器的軟肋，不借助外圍設備幾乎難以解決。

除了絲柵圖形的特點以外，BHF350-4BB-2（11）應變計的材料和工藝也有自己的

特點，即與一向得到用戶好評的BHF350-3HA（11）應變計采用同樣的材料和工藝，該

片采用國際上較先進的環氧酚醛為基底，具有絕緣性能好，長期穩定性好，重復性好等

優點。

自從“BHF350-4BB-2（11）應變計”批量生產并獲得用戶好評后，黃巖測試儀器廠

又對應變片作了幾次改進設計：加大“焊腿”尺寸，絲柵和“焊腿”間采用大圓弧過渡，以

減小焊接時溫度對絲柵的影響和焊接后引線對絲柵的影響，提高了應變計的可靠性。