[其他]金屬絲電阻應變管

無效

• 申請號: 87102483
• 申請日: 1987-03-30
• 公開（公告）號: CN87102483A
• 公開（公告）日: 1988-10-12
• 發明（設計）人: 凌保明;李宗誠
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 浙江大學專利代理事務所
• 代理人: 陳禎祥

本發明是一種金屬絲電阻應變管，屬于應變電測技術領域。

金屬導線在機械應變作用下發生電阻變化的現象-應變-電阻效應是由Lord????kelvin（開耳芬勛爵）于1856年所發現的。直到1938年至1940年間，由E.Simmons（西蒙斯）在加州理工學院和A.Ruge（魯奇）在麻省理工學院同時分別創制出紙基絲繞式電阻應變片后，應變-電阻效應才開始被應用于實際工程測量。隨著對應變片需求的不斷提高，促使應變片的結構和制造工藝的不斷改進和性能的不斷改善。自1952年起先后出現了金屬箔式電阻應變片，半導體電阻應變片以及薄膜電阻應變片。

應變片具有重量輕、尺寸小和慣性小等優點，應用的實踐已證明它是一種較為精確、靈敏、簡單、多用途以及便于使用的和十分可取的電測敏感元件。然而應變片作為一種敏感元件，盡管形式多種多樣，性能各異，它的“片”狀的特征在它有史以來的五十年時間里卻始終沒有改變。

電阻應變片的用途基本上可歸納為下述兩類：

1.工程強度測試和實驗應力分析。使用中把應變片直接粘貼在要測試的構件的某一部位上，使兩者成為一體，如圖5所示。當構件發生應變時，應變片的電阻值隨著發生變化，經電橋測量電路把應變片的電阻變化轉換成電信號，並用微應變（με）單位顯示構件的應變量大小。

2.制作多種傳感器。把應變片粘貼在專門設計好的膜片，筒或環等彈性元件上，再按用途需要輔以一定的結構裝置及相應的測量電路，就構成了測量壓力、力等多種物理量的傳感器，如圖6、7、8、9所示。

一般說來，工程上要測量的非電物理量，如果能夠設法將其轉換成壓力或力的變化，那末就可以用應變片壓力或力傳感器來進行測量。在生理參數測量方面，生理壓力測量幾乎是不可缺少的。總之，壓力參數的測量無論在工業上，生物醫學工程上和眾多的科研領域中是最為普遍需要，最受人們所關注。但是“片”狀的金屬絲電阻應變片作壓力傳感器用時，存在著下述缺陷：

1.長期穩定性差。制造工藝上兩次使用粘結劑，兩次粘貼。在制造應變片時將金屬絲粘貼在基底上，在制造傳感器時將基底粘貼在彈性元件上。這樣，對粘貼工藝、粘結劑的穩定性、基底材料和粘結劑傳遞應變的能力等的要求很高，然而最好的粘結劑在一段時期使用后，也難免要出現蠕變、滯后、疲勞甚至松弛等現象，終使傳感器的長期穩定性變差。

2.體積大，重量大。對于小容器小管道壓力測量困難。為使彈性元件的應變足以反應待測壓力的變化，彈性元件必須有足夠大的表面積，它往往比應變片的面積大許多倍。因此，應變片傳感器的固有缺點就是體積大，重量大。這對于小容器小管道的直接壓力測量，對于人體內腔壓力的直接測量顯然很難辦到，若要測量，就得用導管將待測壓力與外部壓力傳感器相連。但導管的采用就使壓力測試裝置復雜化，並使壓力測量的精確性，特別是動態壓力測量的精確性受到影響。至于某些根本不允許采用導管的情況下的壓力測量，就無法求助于現行的壓力傳感器了。

3.結構復雜。構成一個最簡單的壓力傳感器除必須有應變片和彈性元件外，還需有彈性元件的夾持零件，密封墊圈和把待測壓力引入測試腔的壓力引入機構。此外使用時還需有一套安裝固定壓力傳感器的附件。

4.成本高，價格昂貴。應變片雖是十分廉價，但應變片式壓力或力傳感器的價格卻不是應變片的幾倍或幾十倍，而是上百倍或數百倍甚至上千倍。

本發明的任務是創制一種體積小、重量輕、結構簡單、使用方便、工作穩定可靠、成本低廉、具有廣泛用途特別適用于應變片結構難以解決的微壓力小管道、小容器和人體內腔的壓力測量的應變元件-金屬絲電阻應變管。

本發明方案為一種金屬絲電阻應變管，其基本特征是在一根管子上制作出一段彈性薄壁管，在該薄壁管段上用金屬電阻應變絲均勻地纏繞、粘貼，把金屬絲的二個引出端頭分別用導線接出，以通向外部電路。方案的具體內容是：

1.金屬的或非金屬的管子上制作出薄壁管段，在該薄壁管段的兩端安置上引線環，然后在薄壁段的外圓上，先涂一層應變膠，經處理后用制造應變片的金屬電阻應變絲，從薄壁管段的一側向另一側均勻間繞，纏繞時稍施力拉緊金屬絲，繞制前后將金屬絲的兩個端頭分別與兩引線環相連。然后第二次涂上應變膠並經處理。再從引線環上接出通向外部測量電路的引出導線，引出導線的走向與管子的軸向平行，在管子的厚壁管段上預先開好凹槽，引出導線就嵌在這些凹槽中向外引出。用膠水填封凹槽，固定引出導線。