三、提高應(yīng)力（應(yīng)變）水平的應(yīng)力集中原則

　　若要測力傳感器達到較高的靈敏度，通常應(yīng)該使電阻應(yīng)變片有較高的應(yīng)變水平，即在彈性體上貼片部位應(yīng)該有較高的應(yīng)力（應(yīng)變）水平。

　　實現(xiàn)彈性體上貼片部位達到較高應(yīng)力（應(yīng)變）水平有兩種常用的方法：

　?。?）整體減小彈性體的尺寸，全面提高彈性體上的應(yīng)力（應(yīng)變）水平；

　?。?）在貼片部位附近對彈性體進行局部削弱，使貼片部位局部應(yīng)力（應(yīng)變）水平提高，而彈性體其它部位的應(yīng)力（應(yīng)變）水平基本不變。

　　以上兩種方法都可以提高貼片部位的應(yīng)力（應(yīng)變）水平，但對彈性體整體性能而言，局部削弱彈性體的效果要遠(yuǎn)好于整體減小彈性體尺寸。因為局部削弱彈性體既能提高貼片部位的應(yīng)力（應(yīng)變）水平，又使得彈性體整體保持較高的強度和剛度，有利于提高傳感器的性能和使用效果。

　　局部削弱彈性體提高貼片部位應(yīng)力（應(yīng)變）水平的原理是：通過局部削弱彈性體，造成局部的應(yīng)力集中，使得應(yīng)力集中部位的應(yīng)力（應(yīng)變）水平明顯高于彈性體其它部位的應(yīng)力水平，將電阻應(yīng)變片粘貼于應(yīng)力集中部位，就可以測得較高的應(yīng)變水平。

　　局部應(yīng)力（應(yīng)變）集中的方法在測力傳感器的設(shè)計中經(jīng)常被采用，尤其在梁式測力傳感器（如彎曲梁式和剪切梁式測力傳感器）的彈性體設(shè)計中被廣泛應(yīng)用。局部應(yīng)力（應(yīng)變）集中方法應(yīng)用較為成功的當(dāng)數(shù)剪切梁式測力傳感器。剪切梁式測力傳感器是通過檢測梁式彈性體上的剪應(yīng)力（剪應(yīng)變）實現(xiàn)測力的。

　　由材料力學(xué)中有關(guān)梁的應(yīng)力分布知識可知，當(dāng)梁承受橫向（彎曲）載荷時，在梁的中性層處剪應(yīng)力（剪應(yīng)變）最大。如果要檢測梁上的剪應(yīng)變，應(yīng)該在梁的中性層處貼片。為了提高貼片處的剪應(yīng)力（剪應(yīng)變）水平，可將彈性體兩側(cè)各挖一個盲孔，盲孔的中心應(yīng)在中性層處。電阻應(yīng)變片應(yīng)該粘貼在盲孔的底面上，即圖3中工字形斷面（A－A剖面）的腹板上。

　　對于梁形構(gòu)件來說，其彎曲強度是主要矛盾。在一個梁滿足彎曲強度的情況下，剪切強度一般裕量較大。當(dāng)在中性層附近挖盲孔后，該截面上腹板上的剪應(yīng)力（剪應(yīng)變）明顯提高，然而該截面上的彎曲應(yīng)力提高很小。因此，剪切梁式彈性體應(yīng)用局部應(yīng)力集中方案后，被檢測的剪應(yīng)變大大提高，使該測力傳感器的靈敏度顯著提高，而對整個梁的彎曲強度影響很小，使整個梁保持了良好的強度和剛度。

　　四、小結(jié)

　　在測力傳感器的設(shè)計過程中，如能自覺地按照上述兩種應(yīng)力集中的原則，對彈性體進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，就能夠收到提高測力傳感器的測力精度和測力靈敏度的良好效果。靈活、恰當(dāng)?shù)剡\用應(yīng)力集中的原則，對于設(shè)計和生產(chǎn)高性能的測力傳感器具有重要的實用意義。（考試大編輯整理）