矿井提升钢丝绳张力传感器的布置及电路设计

徐锐

（安徽理工大学，安徽 淮南232001）

1 张力传感器弹性体设计

钢丝绳张力传感器弹性体的具体设计结构如图1 所示。从图中可以看出来，设计的弹性体结构包括轮箍、轮辐和轮毂和上受力体等具体结构，轮辐相连接于轮箍和轮毂间。在轮箍底部被约束后，力的作用加载在上受力体顶部时，连接其中的轮辐梁则受到了剪切力作用进而引起变形。并且随着载荷的增大变形随之变大。

2 测力应变片的安装

2.1 应变片的结构与类型

导电丝由于其应变电阻效应被制成检测用敏感元件，为了使其具有良好的灵敏度与输出特性，应变丝会被制成栅状的变形敏感元件。应变片在结构形式方面多种多样，但其核心组成部分如图2 所示的基本相同。

图1 弹性体结构示意图

2.2 应变片粘贴剂选用

粘贴剂需要在切向方向有效的传递被测物的应变，这是它的主要功能，所以其性质上要具备：

（1）在和被测物外表面粘贴时要具有较大的粘贴强度，抗剪强度理论不小于9.8×106Pa；

（2）抗腐蚀性能好，固化工艺方便快捷，耐存储；

（3）抗老化性能、绝缘性能都要很好。

图2 应变片基本结构

3 测力应变片组桥

对应变片进行测试，一般情况下把电阻的相对变化量ΔR/R 等效变换为电压变化量。图3 为本文中所使用的电桥电路，利用它来完成转换。

图3 电桥电路

直流电桥的工作原理：

一般地电阻的应变值变化较小，因此把电源供电电流默认为一常数值。在此作电源为电压源的假设，则内阻为零，所以通过负载电阻RL的电流值可求得：

IL=0 时电桥平衡，平衡条件是：

把电桥后面接上放大器后，由于放大器的输入阻抗特别高，比电桥的电阻值大的多，因此把电桥输出等效看成如图4所示的开路：

图4 直流电桥电路

图5 应变片的粘贴位置图

4 结论

本文设计了矿井提升钢丝绳张力检测用传感器的弹性体结构，对应变片结构进行了介绍，设计了应变片的组桥电路图，最终确定了四个应变片在弹性体上的粘贴方案。