CN100357699C - 应变片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的应变片。该应变片包括：一个厚度约为1-30密耳的半刚性基体；一个粘结到该半刚性基体上、对应变敏感的电阻薄片，以提供一个电阻，该电阻随着与连接有该应变片的表面相关的应变而变化；和第一端子和第二端子，其可操作地连接到对应变敏感的电阻薄片上。

Description

应变片

发明背景

本发明涉及应变片。

应变片是一种用于测量机械应变的、对应变敏感的电阻装置。应变片通常可粘附地粘结到表面上，且使所测量到的应变片电阻方面的变化与取决于应变片结构的各个效应相联系起来。应变片可以用来测量弯曲、轴向及扭转载荷或其他应变效应。应变片由电阻薄片制成，该电阻薄片通常通过光刻、电离铣削(ion milled)或其他切割方式来形成图案以产生电阻。薄片材料通常是厚度为50一200微英寸的Ni-Cu或Ni-Cr或锰合金。应变片的相应电阻值通常是120欧姆。通常使用环氧树脂或类似树脂或其他接合剂，将薄片图案粘结到非常薄的柔韧性聚合物基底上。聚合物基底较薄(0.5密耳)，以增强其柔韧性。上述电阻装置的电阻灵敏度根据公式

$\mathrm{Kr}\frac{\mathrm{dl}}{l}=\frac{\mathrm{dr}}{r}$ 来确定，

其中

是当应变片粘结到处于载荷(应力)下的结构时施加到该应变片上的应变，

是由于应变引起的相对电阻变化，k是一个常数。应变片的常数k是电阻的相对变化和应变片中的应变之间的比例系数。有时k也称为应变系数。常数k通常近似等于2。

因为应变片非常柔韧，它可以应用到非常小半径的弯曲表面上。因为应变片非常柔韧且由于静电荷而具有“粘附性”，所以其具有一些非常严重的缺陷。

现有技术中的应变片的一个问题涉及制造过程。应变片不能够在振动滚筒中自动挑拣以在传送带上进行打包。相反，应变片分别在盘形集料架或塑料折叠器中进行打包，这使得处理起来麻烦且费用较高。

现有技术中的另一个问题是在手工或机器处理的过程中，应变片易碎。

另一个问题是应变片难以安装。应变片要粘合到待测量应变的结构上。必须进行电导线连接，且通常这样的处理要求会带来不方便和增加费用。因此，本发明的主要目的是对现有技术中的上述情况进行改进。

本发明的另一个目的是提供一种应变片，其能够在传送带上自动分拣和打包。

本发明的另一个目的是提供一种应变片，其不需要被分别打包。

本发明的另一个目的是提供一种应变片，其较为坚固，且易于处理。

本发明的另一个目的是提供一种应变片，其易于安装。

通过以下的说明书和权利要求书，本发明的一个或多个上述和/或其他目的、特性或优点将变得清楚。

发明概述

本发明提供了一种易于制造、操作和安装的应变片。该应变片包括厚度约为1-30密耳(mil)的半刚性基体，粘结到该半刚性基体上的、对应变敏感的电阻薄片，以及可操作地连接到电阻薄片上的第一端子和第二端子。该应变片可用于平的或略微弯曲的表面上。因为使用了半刚性的基体，该应变片易于操作和安装。

该应变片包括一个连接到半刚性基体表面上的抗静电层，该抗静电层进一步使得该应变片易于处理。该抗静电层也使得易于将应变片焊接到金属部分上。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种制造应变片的方法。该方法包括将对应变敏感的电阻薄片粘结到半刚性的基体上，选择该电阻薄片和半刚性基体，使得应变系数等于使用相同电阻薄片的现有技术应变片的应变系数(通常约等于2)；以及将第一端子和第二端子连接到对应变敏感的电阻薄片上。也可以将抗静电层连接到对应变敏感的电阻薄片的表面上。

附图简要说明

图1是根据本发明的一个实施例的应变片的主视图；

图2是根据本发明的一个实施例的应变片的俯视图。

发明具体描述

本发明涉及应变片。具体地，本发明涉及提供一种半刚性且非柔韧的应变片，以克服现有技术中的缺陷。本发明的应变片可用于平的或略微弯曲的表面上，并使得易于制造和安装。

该应变片包括了与现有技术应变片相同种类的蛇形电阻薄片图案，但是该薄片图案粘结到厚度约为1-30密耳、由玻璃纤维、聚酰亚胺树脂或其他较硬材料制成的半刚性基体上。电阻对应变的灵敏度k不随应变片的厚度和刚度而变化。

如图1所示，应变片10包括基体12。基体12是与现有技术中的柔韧基体相反的半刚性基体。本发明考虑到可以使用包括玻璃纤维、塑料、玻璃、增强环氧物、聚酰亚胺或其他硬质或半刚性材料在内的各种材料。基体的厚度约为1-30密耳。因此，基体的厚度足够的大，使得基体保持半刚性。对应变敏感的电阻薄片16粘结到半刚性基体12上。可以使用各种的粘结剂、接合剂、环氧物或树脂来生成基体12和薄片16之间的粘合层14。

第一端子18A和第二端子18B可操作地连接到薄片16上。这些端子18A和18B可以预先进行焊接或形成凸起，以便于引线连接到应变片20上。

如图1所示是抗静电层20。该抗静电层20既可以放置在电阻薄片16的表面上，也可以放置在电阻薄片16的相反侧面上，或者放置在两侧上。当在制造过程中使用振动滚筒时，该抗静电层20使得便于分拣。该抗静电层20可以防止在制造过程中个别的应变片10粘在一起。

该抗静电层优选采用铜或焊料或其他低电阻金属。金属层可用于将应变片10焊接到金属部分或另一表面24上，而不是使用例如胶水等粘结剂。这简化了本发明应变片的安装过程。

图2显示了根据本发明的一个实施例的应变片的俯视图。在图2中，薄片16具有蛇形图案22，但是本发明也充分考虑到可以使用其他类型的图案来实现所需的电阻。优选地，薄片图案22的电阻在50-10,000欧姆之间。应变片10所产生的应变系数k基本上保持不变，就好像薄片连接到厚度0.5密耳的非常柔韧的基底上一样。因此，k通常约为2。

如上所述公开了改进的应变片。本发明可进行各种修改，包括半刚性基体的种类和厚度、薄片的种类、薄片的电阻、用于连接薄片所使用的接合剂或其他粘结剂的种类、用于抗静电层的材料的种类，以及将改进的应变片连接(粘附地粘结、焊接等)到结构上的方法。上述以及其他的修改和等同物都包括在本发明的主旨和范围内。

Claims (15)

1.一种应变片，包括：厚度约为1密耳(25.4μm)至约为30密耳(762μm)的半刚性基体；粘结到该半刚性基体上的对应变敏感的电阻薄片，其用于提供电阻，该电阻随着与连接有该应变片的表面相关的应变而变化；第一端子和第二端子，其可操作地连接到所述对应变敏感的电阻薄片上；以及抗静电层，其覆盖着所述对应变敏感的电阻薄片的表面，以使所述应变片适合使用振动滚筒进行分拣。

2.如权利要求1所述的应变片，其特征在于：所述对应变敏感的电阻薄片提供的电阻约在50-10,000欧姆之间。

3.如权利要求1所述的应变片，其特征在于：所述抗静电层适合用于将该应变片焊接到金属部分上。

4.如权利要求1所述的应变片，其特征在于：所述抗静电层覆盖着与所述对应变敏感的电阻薄片相反的半刚性基体表面。

5.如权利要求4所述的应变片，其特征在于：所述抗静电层适合用于将该应变片焊接到金属部分上。

6.如权利要求1所述的应变片，其特征在于：所述半刚性基体是玻璃增强环氧物。

7.如权利要求1所述的应变片，其特征在于：所述半刚性基体是聚酰亚胺。

8.如权利要求1所述的应变片，其特征在于：所述半刚性基体是酚醛树脂。

9.如权利要求1所述的应变片，其特征在于：所述第一端子和第二端子被预焊接，以便于进行导线连接。

10.如权利要求1所述的应变片，其特征在于：所述应变片的应变系数k约为2。

11.一种制造应变片的方法，包括：将对应变敏感的电阻薄片粘结到半刚性的基体上，其中所述对应变敏感的电阻薄片和所述半刚性基体被选择而使得应变系数约等于2；将第一端子和第二端子连接到所述对应变敏感的电阻薄片上；以及将抗静电层连接到所述对应变敏感的电阻薄片的表面上。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述半刚性基体的厚度约为1密耳(25.4μm)至30密耳(762μm)。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述抗静电层是金属层。

14.如权利要求11所述的方法，其中还包括在传送带上对所述应变片进行打包。

15.如权利要求11所述的方法，其中还包括使用振动滚筒对应变片进行分拣。