CN109323786B - 一种电阻应变式称重传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及称重传感器技术领域，且公开了一种电阻应变式称重传感器，包括弹性体，所述弹性体的两端面上分别固定连接有支撑结构和受力结构，弹性体的两侧面上开设有贯穿的变形孔，变形孔的上方和下方均开设有两个位于弹性体内部的应变腔，应变腔的径向剖面呈月牙形形状设置或者呈扇环形形状设置，且应变腔的径向剖面形状与应变腔各自的方向和位置呈相互配合设置，应变腔的内壁上刻录有电阻应变片。本发明具备显著提高电阻应变片的应变反应性能与提高称重传感器反应灵敏度的技术优点，解决了常规工艺导致的电阻应变片的应变反应性能不佳的技术问题。

Description

一种电阻应变式称重传感器

技术领域

本发明涉及称重传感器技术领域，具体为一种电阻应变式称重传感器。

背景技术

如图1和图2所示，电阻应变式称重传感器包括支撑结构1、弹性体2和受力结构3，其是应用弹性体2在外力作用下产生弹性形变，使粘贴在弹性体2表面的应变体Ⅰ21、应变体Ⅱ22、应变体Ⅲ23、应变体Ⅳ24和开设在弹性体2上的变形孔Ⅰ25也随同产生形变，应变体Ⅰ21、应变体Ⅱ22、应变体Ⅲ23和应变体Ⅳ24的电阻应变片变形后，它的阻值发生增大或减小的变化，再经按照惠斯通电桥原理组成的电桥网络，使电阻变化转换为电信号输出，从而完成力、应变、电阻变化、电信号四个转换环节；其中，弹性体2是一个有特殊形状的结构件，它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的变场区，使粘贴在此区的应变体Ⅰ21、应变体Ⅱ22、应变体Ⅲ23和应变体Ⅳ24上的电阻应变片比较理想地完成应变到电信号的转换任务。

如图3所示，现有技术中的电阻应变片Ⅰ211刻录在一层绝缘薄膜212上，而绝缘薄膜212又通过粘合剂213粘合到弹性体2的表面上，由于弹性体2与粘合剂213及绝缘薄膜212之间的弹性模量不同，弹性体2的应变不能直接传递给电阻应变片Ⅰ211，而是要通过粘结剂213、绝缘薄膜212才能够到达电阻应变片Ⅰ211，从而产生蠕变和滞后，进而影响电阻应变式称重传感器的灵敏度、响应度、线性度等应变性能，另外，由于粘结剂212不能在高温条件下使用，这也使电阻应变式称重传感器的应用范围受到限制。

本发明提供一种电阻应变式称重传感器，旨在解决常规工艺导致的电阻应变片的应变反应性能不佳的技术问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电阻应变式称重传感器，具备显著提高电阻应变片的应变反应性能与提高称重传感器反应灵敏度等优点，解决了常规工艺导致的电阻应变片的应变反应性能不佳的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述显著提高电阻应变片的应变反应性能与提高称重传感器反应灵敏度的目的，本发明提供如下技术方案：

一种电阻应变式称重传感器，包括弹性体，所述弹性体的两端面上分别固定连接有支撑结构和受力结构，弹性体的两侧面上开设有贯穿的变形孔，变形孔的上方和下方均开设有两个位于弹性体内部的应变腔，应变腔的径向剖面呈月牙形形状设置或者呈扇环形形状设置，且应变腔的径向剖面形状与应变腔各自的方向和位置呈相互配合设置，应变腔的内壁上刻录有电阻应变片。

优选的，所述弹性体的两侧面上的径向中心开设有变形孔Ⅰ，变形孔Ⅰ的径向剖面由四条圆弧连接组成，其中，呈相等设置的顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ的径向剖面上顶端中心的正上方，呈相等且相互对称设置的左端圆弧和右端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ的径向剖面上的左端中心的右侧方和右端中心的左侧方。

优选的，所述变形孔Ⅰ顶端中心正上方的左侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置的应变腔Ⅰ，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在弹性体径向剖面的顶端上方的应变腔Ⅰ的两圆弧的左连接端所在的水平面高度大于两圆弧的右连接端所在的水平面高度，应变腔Ⅰ的内壁上刻录有电阻应变片Ⅰ；

变形孔Ⅰ顶端中心正上方的右侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置的应变腔Ⅱ，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ的径向剖面上的应变腔Ⅱ的两圆弧的左连接端所在的水平面高度小于两圆弧的右连接端所在的水平面高度，应变腔Ⅱ的内壁上刻录有电阻应变片Ⅱ；

变形孔Ⅰ底端中心正下方的左侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置的应变腔Ⅲ，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在弹性体径向剖面的底端下方的应变腔Ⅲ的两圆弧的左连接端所在的水平面高度大于两圆弧的右连接端所在的水平面高度，应变腔Ⅲ的内壁上刻录有电阻应变片Ⅲ；

变形孔Ⅰ底端中心正下方的右侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置的应变腔Ⅳ，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ的径向剖面上的应变腔Ⅳ的两圆弧的左连接端所在的水平面高度小于两圆弧的右连接端所在的水平面高度，应变腔Ⅳ的内壁上刻录有电阻应变片Ⅳ。

优选的，所述应变腔Ⅰ的内壁上固定连接有弹性垫Ⅰ，弹性垫Ⅰ的内壁与电阻应变片Ⅰ直接接触；应变腔Ⅱ的内壁上固定连接有弹性垫Ⅱ，弹性垫Ⅱ的内壁与电阻应变片Ⅱ直接接触；应变腔Ⅲ的内壁上固定连接有弹性垫Ⅲ，弹性垫Ⅲ的内壁与电阻应变片Ⅲ直接接触；应变腔Ⅳ的内壁上固定连接有弹性垫Ⅳ，弹性垫Ⅳ的内壁与电阻应变片Ⅳ直接接触。

优选的，所述弹性体的两侧面上的径向中心开设有变形孔Ⅲ，变形孔Ⅲ的径向剖面中心呈平行四边形形状，该平行四边形的四边边长呈相等设置，变形孔Ⅲ25b径向剖面的顶端左侧边与顶端右侧边相交的交点、底端左侧边与底端右侧边相交的交点均设置在弹性体轴向剖面上的轴向中心上，变形孔Ⅲ径向剖面的左侧顶端边与左侧底端边相交的交点、右侧顶端边与右侧底端边相交的交点均设置在弹性体轴向剖面上的径向中心上。

优选的，所述变形孔Ⅲ顶端中心正上方的左侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置的应变腔Ⅴ，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体径向剖面上的轴向顶部的应变腔Ⅴ的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度小于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度，应变腔Ⅴ的内壁上刻录有电阻应变片Ⅴ；

变形孔Ⅲ顶端中心正上方的右侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置的应变腔Ⅵ，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体径向剖面上的轴向顶部的应变腔Ⅵ的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度大于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度，应变腔Ⅵ的内壁上刻录有电阻应变片Ⅵ；

变形孔Ⅲ底端中心正上方的左侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置的应变腔Ⅶ，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体径向剖面上的轴向中部的应变腔Ⅶ的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度大于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度，应变腔Ⅶ的内壁上刻录有电阻应变片Ⅶ；

变形孔Ⅲ底端中心正上方的右侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置的应变腔Ⅷ，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体径向剖面上的轴向中部的应变腔Ⅷ的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度小于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度，应变腔Ⅷ的内壁上刻录有电阻应变片Ⅷ。

优选的，所述应变腔Ⅴ的内壁上固定连接有弹性垫Ⅴ，弹性垫Ⅴ的内壁与电阻应变片Ⅴ直接接触；应变腔Ⅵ的内壁上固定连接有弹性垫Ⅵ，弹性垫Ⅵ的内壁与电阻应变片Ⅵ直接接触；应变腔Ⅶ的内壁上固定连接有弹性垫Ⅶ，弹性垫Ⅶ的内壁与电阻应变片Ⅶ直接接触；应变腔Ⅷ的内壁上固定连接有弹性垫Ⅷ，弹性垫Ⅷ的内壁与电阻应变片Ⅷ直接接触。

优选的，所述受力结构的受力轴Ⅰ的顶端面与呈球形形状设置的受力部Ⅰ底端的圆形面固定连接，受力部Ⅰ顶端的球形凸面上均布有呈半球形形状设置的凸块Ⅰ。

优选的，所述受力结构的受力轴Ⅱ的顶端面与呈球形形状设置的受力部Ⅱ底端的圆形面固定连接，受力部Ⅱ顶端的球形凸面上均布有呈锥形形状设置的凸块Ⅱ。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种电阻应变式称重传感器，具备以下

有益效果：

1、该电阻应变式称重传感器，通过在变形孔的周围开设有径向剖面呈月牙形形状设置或者呈扇环形形状设置的四个应变腔，应变腔的月牙形剖面形状或者扇环形剖面形状与应变腔各自的方位设置相配合能够显著地提高电阻应变片的应变反应性能，实现了显著提高电阻应变片的应变反应性能的技术效果。

2、该电阻应变式称重传感器，通过在应变腔内固定连接有弹性垫，弹性垫与电阻应变片直接接触，电阻应变片通过弹性垫与弹性体接触，由于弹性垫具有快速应变的性能，所以弹性垫能够将弹性体的应变效果进行快速传递、有效放大传递给电阻应变片，实现了进一步提高电阻应变片的应变反应性能的技术效果。

3、该电阻应变式称重传感器，通过在呈球形形状设置的受力部顶端的球形凸面上均布有呈半球形形状设置或者呈锥形形状设置的凸块，凸块减小了受力结构与施加外力结构之间的接触面积，在施加外力同等大小的情况下，本发明的受力结构与现有技术的受力结构相比，本发明的受力结构具有更高的灵敏度，实现了提高称重传感器反应灵敏度的技术效果。

附图说明

图1为现有技术的电阻应变式称重传感器的主视图；

图2为现有技术的电阻应变式称重传感器的工作状态图；

图3为现有技术的弹性体与电阻应变片的连接示意图；

图4为本发明一种电阻应变式称重传感器的第一种实施方式的主视图；

图5为本发明一种电阻应变式称重传感器的第一种实施方式的俯视图；

图6为图5中A-A线的剖面图；

图7为图6中B处的放大图；

图8为图6中C处的放大图；

图9为本发明的第二电阻应变片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的结构示意图；

图10为本发明的第三电阻应变片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的结构示意图；

图11为本发明一种电阻应变式称重传感器的第二种实施方式的主视图；

图12为本发明一种电阻应变式称重传感器的第二种实施方式的俯视图；

图13为图12中D-D线的剖面图；

图14为图13中E处的放大图；

图15为图13中F处的放大图；

图16为本发明的第二电阻应变片Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ的结构示意图；

图17为本发明的第三电阻应变片Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ的结构示意图；

图18为本发明的第一电阻应变片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的电路结构图。

图中标示：1-支撑结构，11a-支撑轴，12a-支撑部Ⅰ，11b-支撑部Ⅱ；

2-弹性体；

21-应变体Ⅰ，211-电阻应变片Ⅰ，212-绝缘薄膜，213-粘合剂，22-应变体Ⅱ，23-应变体Ⅲ，24-应变体Ⅳ，25-变形孔Ⅰ；

211a-应变腔Ⅰ，212a-弹性垫Ⅰ，213a-第一电阻应变片Ⅰ，214a-第二电阻应变片Ⅰ，215a-第三电阻应变片Ⅰ；

221a-应变腔Ⅱ，222a-弹性垫Ⅱ，223a-第一电阻应变片Ⅱ，224a-第二电阻应变片Ⅱ，225a-第三电阻应变片Ⅱ；

231a-应变腔Ⅲ，232a-弹性垫Ⅲ，233a-第一电阻应变片Ⅲ，234a-第二电阻应变片Ⅲ，235a-第三电阻应变片Ⅲ；

241a-应变腔Ⅳ，242a-弹性垫Ⅳ，243a-第一电阻应变片Ⅳ，244a-第二电阻应变片Ⅳ，245a-第三电阻应变片Ⅳ；

25a-变形孔Ⅱ；

211b-应变腔Ⅴ，212b-弹性垫Ⅴ，213b-第一电阻应变片Ⅴ，214b-第二电阻应变片Ⅴ，215b-第三电阻应变片Ⅴ；

221b-应变腔Ⅵ，222b-弹性垫Ⅵ，223b-第一电阻应变片Ⅵ，224b-第二电阻应变片Ⅵ，225b-第三电阻应变片Ⅵ；

231b-应变腔Ⅶ，232b-弹性垫Ⅶ，233b-第一电阻应变片Ⅶ，234b-第二电阻应变片Ⅶ，235b-第三电阻应变片Ⅶ；

241b-应变腔Ⅷ，242b-绝缘层Ⅷ，243b-第一电阻应变片Ⅷ，244b-第二电阻应变片Ⅷ，245b-第三电阻应变片Ⅷ；

25b-变形孔Ⅲ；

3-受力结构，31a-受力轴Ⅰ，32a-受力部Ⅰ，33a-凸块Ⅰ，31b-受力轴Ⅱ，32b-受力部Ⅱ，33b-凸块Ⅱ。

具体实施方式

第一种实施方式：

一种电阻应变式称重传感器，参见图4和图5，包括弹性体2，弹性体2的前后两侧面上的径向中心开设有变形孔Ⅰ25a，贯穿弹性体2内部且两端开口分别位于弹性体2前侧面和后侧面上的变形孔Ⅰ25a的径向剖面由四条圆弧连接组成，其中，呈相等设置的顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ25a的径向剖面上顶端中心的正上方，呈相等且相互对称设置的左端圆弧和右端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ25a的径向剖面上的左端中心的右侧方和右端中心的左侧方；

如图6所示，变形孔Ⅰ25a顶端中心正上方的左侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置且位于弹性体2内部的应变腔Ⅰ211a，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在弹性体2径向剖面的顶端上方的应变腔Ⅰ211a的两圆弧的左连接端所在的水平面高度大于两圆弧的右连接端所在的水平面高度；

变形孔Ⅰ25a顶端中心正上方的右侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置且位于弹性体2内部的应变腔Ⅱ221a，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ25a的径向剖面上的应变腔Ⅱ221a的两圆弧的左连接端所在的水平面高度小于两圆弧的右连接端所在的水平面高度；

变形孔Ⅰ25a底端中心正下方的左侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置且位于弹性体2内部的应变腔Ⅲ231a，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在弹性体2径向剖面的底端下方的应变腔Ⅲ231a的两圆弧的左连接端所在的水平面高度大于两圆弧的右连接端所在的水平面高度；

变形孔Ⅰ25a底端中心正下方的右侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置且位于弹性体2内部的应变腔Ⅳ241a，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ25a的径向剖面上的应变腔Ⅳ241a的两圆弧的左连接端所在的水平面高度小于两圆弧的右连接端所在的水平面高度；

如图8所示，应变腔Ⅰ211a腔体内底端的凹壁上刻录有第一电阻应变片Ⅰ213a，第一电阻应变片Ⅰ213a与应变腔Ⅰ211a腔体内底端的凹壁直接接触；应变腔Ⅱ221a腔体内顶端的凹壁上刻录有第一电阻应变片Ⅱ223a，第一电阻应变片Ⅱ223a与应变腔Ⅱ221a腔体内顶端的凹壁直接接触；应变腔Ⅲ231a腔体内顶端的凹壁上刻录有第一电阻应变片Ⅲ233a，第一电阻应变片Ⅲ233a与应变腔Ⅲ231a腔体内顶端的凹壁直接接触；应变腔Ⅳ241a腔体内底端的凹壁上刻录有第一电阻应变片Ⅳ243a，第一电阻应变片Ⅳ243a与应变腔Ⅳ241a腔体内底端的凹壁直接接触；

在弹性体2的应变腔Ⅰ211a、应变腔Ⅱ221a、应变腔Ⅲ231a、应变腔Ⅳ241a的内壁上分别直接刻录第一电阻应变片Ⅰ213a、第一电阻应变片Ⅱ223a、第一电阻应变片Ⅲ233a、第一电阻应变片Ⅳ243a，由于弹性体2与第一电阻应变片Ⅰ213a、第一电阻应变片Ⅱ223a、第一电阻应变片Ⅲ233a、第一电阻应变片Ⅳ243a直接接触，所以弹性体2的应变能够直接传递给第一电阻应变片Ⅰ213a、第一电阻应变片Ⅱ223a、第一电阻应变片Ⅲ233a和第一电阻应变片Ⅳ243a，克服了常规工艺导致的电阻应变片应变滞后和蠕变大的缺陷；尤其是，应变腔Ⅰ211a、应变腔Ⅱ221a、应变腔Ⅲ231a、应变腔Ⅳ241a的径向剖面均呈月牙形形状设置，且与各自的方位设置相配合能够显著地提高第一电阻应变片Ⅰ213a、第一电阻应变片Ⅱ223a、第一电阻应变片Ⅲ233a、第一电阻应变片Ⅳ243a的应变反应性能；

进一步的，应变腔Ⅰ211a的内壁上固定连接有弹性垫Ⅰ212a，弹性垫Ⅰ212a底端的凹面与第一电阻应变片Ⅰ213a直接接触；应变腔Ⅱ221a的内壁上固定连接有弹性垫Ⅱ222a，弹性垫Ⅱ222a顶端的凹面与第一电阻应变片Ⅱ223a直接接触；应变腔Ⅲ231a的内壁上固定连接有弹性垫Ⅲ232a，弹性垫Ⅲ232a顶端的凹面与第一电阻应变片Ⅲ233a直接接触；应变腔Ⅳ241a的内壁上固定连接有弹性垫Ⅳ242a，弹性垫Ⅳ242a底端的凹面与第一电阻应变片Ⅳ243a直接接触；

弹性体2通过弹性垫Ⅰ212a、弹性垫Ⅱ222a、弹性垫Ⅲ232a和弹性垫Ⅳ242a分别与第一电阻应变片Ⅰ213a、第一电阻应变片Ⅱ223a、第一电阻应变片Ⅲ233a、第一电阻应变片Ⅳ243a接触，弹性体2的应变能够通过弹性垫传递给第一电阻应变片Ⅰ213a、第一电阻应变片Ⅱ223a、第一电阻应变片Ⅲ233a和第一电阻应变片Ⅳ243a，弹性垫能够进一步提高电阻应变片的应变性能；

优选的，如图9所示，应变腔Ⅰ211a腔体内顶端的凸壁上刻录有第二电阻应变片Ⅰ214a，第二电阻应变片Ⅰ214a与应变腔Ⅰ211a腔体内顶端的凸壁直接接触；应变腔Ⅱ221a腔体内底端的凸壁上刻录有第二电阻应变片Ⅱ224a，第二电阻应变片Ⅱ224a与应变腔Ⅱ221a腔体内底端的凸壁直接接触；应变腔Ⅲ231a腔体内底端的凸壁上刻录有第二电阻应变片Ⅲ234a，第二电阻应变片Ⅲ234a与应变腔Ⅲ231a腔体内底端的凸壁直接接触；应变腔Ⅳ241a腔体内顶端的凸壁上刻录有第二电阻应变片Ⅳ244a，第二电阻应变片Ⅳ244a与应变腔Ⅳ241a腔体内顶端的凸壁直接接触；

进一步的，应变腔Ⅰ211a内的弹性垫Ⅰ212a顶端的凸面与第二电阻应变片Ⅰ214a直接接触；应变腔Ⅱ221a内的弹性垫Ⅱ222a底端的凸面与第二电阻应变片Ⅱ224a直接接触；应变腔Ⅲ231a内的弹性垫Ⅲ232a底端的凸面与第二电阻应变片Ⅲ234a直接接触；应变腔Ⅳ241a内的弹性垫Ⅳ242a顶端的凸面与第二电阻应变片Ⅳ244a直接接触；

优选的，如图10所示，应变腔Ⅰ211a的内壁上刻录有第三电阻应变片Ⅰ215a，第三电阻应变片Ⅰ215a的顶端、底端分别与应变腔Ⅰ211a腔体内顶端的凸壁、底端的凹面直接接触；应变腔Ⅱ221a的内壁上刻录有第三电阻应变片Ⅱ225a，第三电阻应变片Ⅱ225a的顶端、底端与应变腔Ⅱ221a腔体内顶端的凹面、底端的凸壁直接接触；应变腔Ⅲ231a的内壁上上刻录有第三电阻应变片Ⅲ235a，第三电阻应变片Ⅲ235a的顶端、底端与应变腔Ⅲ231a腔体内顶端的凹面、底端的凸壁直接接触；应变腔Ⅳ241a的内壁上上刻录有第三电阻应变片Ⅳ245a，第三电阻应变片Ⅳ245a与应变腔Ⅳ241a腔体内顶端的凸壁、底端的凹面直接接触；

进一步的，应变腔Ⅰ211a内的弹性垫Ⅰ212a顶端的凸面、底端的凹面分别与第三电阻应变片Ⅰ215a的顶端、底端直接接触；应变腔Ⅱ221a内的弹性垫Ⅱ222a顶端的凹面、底端的凸面分别与第三电阻应变片Ⅱ225a的顶端、底端直接接触；应变腔Ⅲ231a内的弹性垫Ⅲ232a顶端的凹面、底端的凸面分别与第三电阻应变片Ⅲ235a的顶端、底端直接接触；应变腔Ⅳ241a内的弹性垫Ⅳ242a顶端的凸面、底端的凹面分别与第三电阻应变片Ⅳ245a的顶端、底端直接接触；

弹性体2的右端面上固定连接有其底端面中心和支撑轴11a的顶端面固定连接的支撑结构1，支撑结构1的支撑轴11a的底端面中心与径向剖面呈圆形形状设置且轴向剖面呈等腰梯形形状设置的支撑部Ⅰ12a的顶端面固定连接，且径向剖面直径由顶端至底端呈逐渐增大设置的支撑部Ⅰ12a的顶边边长大于其底边边长；

弹性体2的左端面上固定连接有其顶端面中心和受力轴Ⅰ31a的底端面固定连接的受力结构3，受力结构3的受力轴Ⅰ31a的顶端面与呈球形形状设置的受力部Ⅰ32a底端的圆形面固定连接，如图7所示，受力部Ⅰ32a顶端的球形凸面上均布有呈半球形形状设置的凸块Ⅰ33a，凸块Ⅰ33a底端的球形凹面与受力部Ⅰ32a顶端的球形凸面固定连接。

第一种实施方式的工作原理：

向受力结构3的受力部Ⅰ32a上的凸块Ⅰ33a上施加作用力，加载在受力结构3上的外力使弹性体2产生弹性形变，弹性体2的弹性形变在对外力产生反作用力并达到相对静平衡的过程中，使应变腔Ⅰ211a内的第一电阻应变片Ⅰ213a或者第二电阻应变片Ⅰ214a或者第三电阻应变片Ⅰ215a、应变腔Ⅱ221a内的第一电阻应变片Ⅱ223a或者第二电阻应变片Ⅱ224a或者第三电阻应变片Ⅱ225a、应变腔Ⅲ231a内的第一电阻应变片Ⅲ233a或者第二电阻应变片Ⅲ234a或者第三电阻应变片Ⅲ235a、应变腔Ⅳ241a内的第一电阻应变片Ⅳ243a或者第二电阻应变片Ⅳ244a或者第三电阻应变片Ⅳ245a产生形变，应变腔Ⅰ211a内的电阻应变片Ⅰ和应变腔Ⅳ241a内的电阻应变片Ⅳ的表面拉伸，电阻应变片Ⅰ和电阻应变片Ⅳ的电阻值变大，应变腔Ⅱ221a内的电阻应变片Ⅱ和应变腔Ⅲ231a内的电阻应变片Ⅲ的表面压缩，电阻应变片Ⅱ和电阻应变片Ⅲ的电阻值变小；

如图18所示，第一电阻应变片Ⅰ213a、第一电阻应变片Ⅱ223a、第一电阻应变片Ⅲ233a、第一电阻应变片Ⅳ243a连接形成惠斯通电桥网络；同理，第二电阻应变片Ⅰ214a、第二电阻应变片Ⅱ224a、第二电阻应变片Ⅲ234a、第二电阻应变片Ⅳ244a连接形成惠斯通电桥网络；第三电阻应变片Ⅰ215a、第三电阻应变片Ⅱ225a、第三电阻应变片Ⅲ235a、第三电阻应变片Ⅳ245a连接形成惠斯通电桥网络；

按照惠斯通电桥原理组成的电桥网络，将电阻应变片Ⅰ、电阻应变片Ⅱ、电阻应变片Ⅲ和电阻应变片Ⅳ的电阻变化转换为电信号输出，从而完成力、应变、电阻变化、电信号四个转换环节的工作。

第二种实施方式：

一种电阻应变式称重传感器，参见图11和图12，包括弹性体2，弹性体2的前后两侧面上的径向中心开设有变形孔Ⅲ25b，贯穿弹性体2内部且两端开口分别位于弹性体2前侧面和后侧面上的变形孔Ⅲ25b的径向剖面中心呈平行四边形形状，该平行四边形的四边边长呈相等设置，变形孔Ⅲ25b径向剖面的顶端左侧边与顶端右侧边相交的交点、底端左侧边与底端右侧边相交的交点均设置在弹性体2轴向剖面上的轴向中心上，变形孔Ⅲ25b径向剖面的左侧顶端边与左侧底端边相交的交点、右侧顶端边与右侧底端边相交的交点均设置在弹性体2轴向剖面上的径向中心上；

如图13所示，变形孔Ⅲ25b顶端中心正上方的左侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置且位于弹性体2内部的应变腔Ⅴ211b，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体2径向剖面上的轴向顶部的应变腔Ⅴ211b的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度小于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度；

变形孔Ⅲ25b顶端中心正上方的右侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置且位于弹性体2内部的应变腔Ⅵ221b，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体2径向剖面上的轴向顶部的应变腔Ⅵ221b的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度大于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度；

变形孔Ⅲ25b底端中心正下方的左侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置且位于弹性体2内部的应变腔Ⅶ231b，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体2径向剖面上的轴向中部的应变腔Ⅶ231b的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度大于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度；

变形孔Ⅲ25b底端中心正下方的右侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置且位于弹性体2内部的应变腔Ⅷ241b，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体2径向剖面上的轴向中部的应变腔Ⅷ241b的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度小于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度；

如图15所示，应变腔Ⅴ211b腔体内底端的凹壁上刻录有第一电阻应变片Ⅴ213b，第一电阻应变片Ⅴ213b与应变腔Ⅴ211b腔体内底端的凹壁直接接触；应变腔Ⅵ221b腔体内底端的凹壁上刻录有第一电阻应变片Ⅵ223b，第一电阻应变片Ⅵ223b与应变腔Ⅵ221b腔体内底端的凹壁直接接触；应变腔Ⅶ231b腔体内底端的凹壁上刻录有第一电阻应变片Ⅶ233b，第一电阻应变片Ⅶ233b与应变腔Ⅶ231b腔体内底端的凹壁直接接触；应变腔Ⅷ241b腔体内底端的凹壁上刻录有第一电阻应变片Ⅷ243b，第一电阻应变片Ⅷ243b与应变腔Ⅷ241b腔体内底端的凹壁直接接触；

在弹性体2的应变腔Ⅴ211b、应变腔Ⅵ221b、应变腔Ⅶ231b、应变腔Ⅷ241b的内壁上分别直接刻录第一电阻应变片Ⅴ213b、第一电阻应变片Ⅵ223b、第一电阻应变片Ⅶ233b、第一电阻应变片Ⅷ243b，由于弹性体2与第一电阻应变片Ⅴ213b、第一电阻应变片Ⅵ223b、第一电阻应变片Ⅶ233b、第一电阻应变片Ⅷ243b直接接触，所以弹性体2的应变能够直接传递给第一电阻应变片Ⅴ213b、第一电阻应变片Ⅵ223b、第一电阻应变片Ⅶ233b、第一电阻应变片Ⅷ243b，克服了常规工艺导致的电阻应变片应变滞后和蠕变大的缺陷；尤其时，应变腔Ⅴ211b、应变腔Ⅵ221b、应变腔Ⅶ231b、应变腔Ⅷ241b的径向剖面均呈扇环形形状设置，且与各自的方位设置相配合能够显著地提高第一电阻应变片Ⅴ213b、第一电阻应变片Ⅵ223b、第一电阻应变片Ⅶ233b、第一电阻应变片Ⅷ243b的应变反应性能；

进一步的，应变腔Ⅴ211b的内壁上固定连接有弹性垫Ⅴ212b，弹性垫Ⅴ212b底端的凹面与第一电阻应变片Ⅴ213b直接接触；应变腔Ⅵ221b的内壁上固定连接有弹性垫Ⅵ222b，弹性垫Ⅵ222b底端的凹面与第一电阻应变片Ⅵ223b直接接触；应变腔Ⅶ231b的内壁上固定连接有弹性垫Ⅶ232b，弹性垫Ⅶ232b底端的凹面与第一电阻应变片Ⅶ233b直接接触；应变腔Ⅷ241b的内壁上固定连接有弹性垫Ⅷ242b，弹性垫Ⅷ242b底端的凹面与第一电阻应变片Ⅷ243b直接接触；

弹性体2通过弹性垫Ⅴ212b、弹性垫Ⅵ222b、弹性垫Ⅶ232b和弹性垫Ⅷ242b分别与第一电阻应变片Ⅴ213b、第一电阻应变片Ⅵ223b、第一电阻应变片Ⅶ233b、第一电阻应变片Ⅷ243b接触，弹性体2的应变能够通过弹性垫传递给第一电阻应变片Ⅴ213b、第一电阻应变片Ⅵ223b、第一电阻应变片Ⅶ233b、第一电阻应变片Ⅷ243b，弹性垫能够进一步提高电阻应变片的应变性能；

优选的，如图16所示，应变腔Ⅴ211b腔体内顶端的凸壁上刻录有第二电阻应变片Ⅴ214b，第二电阻应变片Ⅴ214b与应变腔Ⅴ211b腔体内顶端的凸壁直接接触；应变腔Ⅵ221b腔体内顶端的凸壁上刻录有第二电阻应变片Ⅵ224b，第二电阻应变片Ⅵ224b与应变腔Ⅵ221b腔体内顶端的凸壁直接接触；应变腔Ⅶ231b腔体内顶端的凸壁上刻录有第二电阻应变片Ⅶ234b，第二电阻应变片Ⅶ234b与应变腔Ⅶ231b腔体内顶端的凸壁直接接触；应变腔Ⅷ241b腔体内顶端的凸壁上刻录有第二电阻应变片Ⅷ244b，第二电阻应变片Ⅷ244b与应变腔Ⅷ241b腔体内顶端的凸壁直接接触；

进一步的，应变腔Ⅴ211b内的弹性垫Ⅴ212b顶端的凸面与第二电阻应变片Ⅴ214b直接接触；应变腔Ⅵ221b内的弹性垫Ⅵ222b顶端的凸面与第二电阻应变片Ⅵ224b直接接触；应变腔Ⅶ231b内的弹性垫Ⅶ232b顶端的凸面与第二电阻应变片Ⅶ234b直接接触；应变腔Ⅷ241b内的弹性垫Ⅷ242b顶端的凸面与第二电阻应变片Ⅷ244b直接接触；

优选的，如图17所示，应变腔Ⅴ211b腔体内顶端的凸壁、底端的凹壁上刻录有第三电阻应变片Ⅴ215b，第三电阻应变片Ⅴ215b的顶端、底端分别与应变腔Ⅴ211b腔体内顶端的凸壁、底端的凹壁直接接触；应变腔Ⅵ221b腔体内顶端的凸壁、底端的凹壁上刻录有第三电阻应变片Ⅵ225b，第三电阻应变片Ⅵ225b的顶端、底端分别与应变腔Ⅵ221b腔体内顶端的凸壁、底端的凹壁直接接触；应变腔Ⅶ231b腔体内顶端的凸壁、底端的凹壁上刻录有第三电阻应变片Ⅶ235b，第三电阻应变片Ⅶ235b的顶端、底端与应变腔Ⅶ231b腔体内顶端的凸壁、底端的凹壁直接接触；应变腔Ⅷ241b腔体内顶端的凸壁、底端的凹壁上刻录有第三电阻应变片Ⅷ245b，第三电阻应变片Ⅷ245b的顶端、底端与应变腔Ⅷ241b腔体内顶端的凸壁、底端的凹壁直接接触；

进一步的，应变腔Ⅴ211b内的弹性垫Ⅴ212b顶端的凸面、底端的凹面分别与第三电阻应变片Ⅴ215b的顶端、底端直接接触；应变腔Ⅵ221b内的弹性垫Ⅵ222b顶端的凸面、底端的凹面分别与第三电阻应变片Ⅵ225b的顶端、底端直接接触；应变腔Ⅶ231b内的弹性垫Ⅶ232b顶端的凸面、底端的凹面分别与第三电阻应变片Ⅶ235b的顶端、底端直接接触；应变腔Ⅷ241b内的弹性垫Ⅷ242b顶端的凸面、底端的凹面分别与第三电阻应变片Ⅷ245b的顶端、底端直接接触；

弹性体2的右端面上固定连接有其底端面中心和支撑部Ⅱ11b的顶端面固定连接的支撑结构1，支撑部Ⅱ11b的轴向剖面呈等腰梯形形状，该等腰梯形的左腰为圆心位于支撑部Ⅱ11b左侧方的圆弧、右腰为圆心位于支撑部Ⅱ11b右侧方的圆弧、顶边边长小于底边边长；

弹性体2的左端面上固定连接有其顶端面中心和受力轴Ⅱ31b的底端面固定连接的受力结构3，受力结构3的受力轴Ⅱ31b的顶端面与呈球形形状设置的受力部Ⅱ32b底端的圆形面固定连接，如图14所示，受力部Ⅱ32b顶端的球形凸面上均布有呈锥形形状设置的凸块Ⅱ33b，凸块Ⅱ33b底端的球形凹面与受力部Ⅱ32b顶端的球形凸面固定连接。

第二种实施方式的工作原理：

向受力结构3的受力部Ⅱ32b上的凸块Ⅱ33b上施加作用力，加载在受力结构3上的外力使弹性体2产生弹性形变，弹性体2的弹性形变在对外力产生反作用力并达到相对静平衡的过程中，使应变腔Ⅴ211b内的第一电阻应变片Ⅴ213b或者第二电阻应变片Ⅴ214b或者第三电阻应变片Ⅴ215b、应变腔Ⅵ221b内的第一电阻应变片Ⅵ223b或者第二电阻应变片Ⅵ224b或者第三电阻应变片Ⅵ225b、应变腔Ⅶ231b内的第一电阻应变片Ⅶ233b或者第二电阻应变片Ⅶ234b或者第三电阻应变片Ⅶ235b、应变腔Ⅷ241b内的第一电阻应变片Ⅷ243b或者第二电阻应变片Ⅷ244b或者第三电阻应变片Ⅷ245b产生形变，应变腔Ⅴ211b内的电阻应变片Ⅴ和应变腔Ⅷ241b内的电阻应变片Ⅷ的表面拉伸，电阻应变片Ⅴ和电阻应变片Ⅷ的电阻值变大，应变腔Ⅵ221b内的电阻应变片Ⅵ和应变腔Ⅶ231b内的电阻应变片Ⅶ的表面压缩，电阻应变片Ⅵ和电阻应变片Ⅶ的电阻值变小；

第一电阻应变片Ⅴ213b、第一电阻应变片Ⅵ223b、第一电阻应变片Ⅶ233b、第一电阻应变片Ⅷ243b连接形成惠斯通电桥网络；第二电阻应变片Ⅴ214b、第二电阻应变片Ⅵ224b、第二电阻应变片Ⅶ234b、第二电阻应变片Ⅷ244b连接形成惠斯通电桥网络；第三电阻应变片Ⅴ215b、第三电阻应变片Ⅵ225b、第三电阻应变片Ⅶ235a、第三电阻应变片Ⅷ245b连接形成惠斯通电桥网络；

按照惠斯通电桥原理组成的电桥网络，将电阻应变片Ⅴ、电阻应变片Ⅵ、电阻应变片Ⅶ和电阻应变片Ⅷ的电阻变化转换为电信号输出，从而完成力、应变、电阻变化、电信号四个转换环节的工作。

第三种实施方式：

第三种实施方式中的受力轴、受力部、凸块的结构和安装方式与第二种实施方式中的受力轴Ⅱ31b、受力部Ⅱ32b、凸块Ⅱ33b的结构和安装方式相同；

第三种实施方式中的其他结构和安装方式均与第一种实施方式中的其他结构和安装方式相同。

第三种实施方式的工作原理与第一种实施方式的工作原理相同。

第四种实施方式：

第四种实施方式中的受力轴、受力部、凸块的结构和安装方式与第一种实施方式中的受力轴Ⅰ31a、受力部Ⅰ32a、凸块Ⅰ33a的结构和安装方式相同；

第四种实施方式中的其他结构和安装方式均与第二种实施方式中的其他结构和安装方式相同。

第四种实施方式的工作原理与第二种实施方式的工作原理相同。

Claims (3)

1.一种电阻应变式称重传感器，包括弹性体(2)，其特征在于：所述弹性体(2)的两端面上分别固定连接有支撑结构(1)和受力结构(3)，弹性体(2)的两侧面上开设有贯穿的变形孔，变形孔的上方和下方均开设有两个位于弹性体(2)内部的应变腔，应变腔的径向剖面呈月牙形形状设置或者呈扇环形形状设置，且应变腔的径向剖面形状与应变腔各自的方向和位置呈相互配合设置，应变腔的内壁上刻录有电阻应变片；

所述弹性体(2)的两侧面上的径向中心开设有变形孔Ⅰ(25a)，变形孔Ⅰ(25a)的径向剖面由四条圆弧连接组成，其中，呈相等设置的顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ(25a)的径向剖面上顶端中心的正上方，呈相等且相互对称设置的左端圆弧和右端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ(25a)的径向剖面上的左端中心的右侧方和右端中心的左侧方；

所述变形孔Ⅰ(25a)顶端中心正上方的左侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置的应变腔Ⅰ(211a)，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在弹性体(2)径向剖面的顶端上方的应变腔Ⅰ(211a)的两圆弧的左连接端所在的水平面高度大于两圆弧的右连接端所在的水平面高度，应变腔Ⅰ(211a)的内壁上刻录有电阻应变片Ⅰ；

变形孔Ⅰ(25a)顶端中心正上方的右侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置的应变腔Ⅱ(221a)，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ(25a)的径向剖面上的应变腔Ⅱ(221a)的两圆弧的左连接端所在的水平面高度小于两圆弧的右连接端所在的水平面高度，应变腔Ⅱ(221a)的内壁上刻录有电阻应变片Ⅱ；

变形孔Ⅰ(25a)底端中心正下方的左侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置的应变腔Ⅲ(231a)，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在弹性体(2)径向剖面的底端下方的应变腔Ⅲ(231a)的两圆弧的左连接端所在的水平面高度大于两圆弧的右连接端所在的水平面高度，应变腔Ⅲ(231a)的内壁上刻录有电阻应变片Ⅲ；

变形孔Ⅰ(25a)底端中心正下方的右侧方开设有径向剖面呈月牙形形状设置的应变腔Ⅳ(241a)，顶端圆弧和底端圆弧的圆心均设置在变形孔Ⅰ(25a)的径向剖面上的应变腔Ⅳ(241a)的两圆弧的左连接端所在的水平面高度小于两圆弧的右连接端所在的水平面高度，应变腔Ⅳ(241a)的内壁上刻录有电阻应变片Ⅳ；

所述应变腔Ⅰ(211a)的内壁上固定连接有弹性垫Ⅰ(212a)，弹性垫Ⅰ(212a)的内壁与电阻应变片Ⅰ直接接触；应变腔Ⅱ(221a)的内壁上固定连接有弹性垫Ⅱ(222a)，弹性垫Ⅱ(222a)的内壁与电阻应变片Ⅱ直接接触；应变腔Ⅲ(231a)的内壁上固定连接有弹性垫Ⅲ(232a)，弹性垫Ⅲ(232a)的内壁与电阻应变片Ⅲ直接接触；应变腔Ⅳ(241a) 的内壁上固定连接有弹性垫Ⅳ(242a)，弹性垫Ⅳ(242a)的内壁与电阻应变片Ⅳ直接接触；或者

所述弹性体(2)的两侧面上的径向中心开设有变形孔Ⅲ(25b)，变形孔Ⅲ(25b)的径向剖面中心呈平行四边形形状，该平行四边形的四边边长呈相等设置，变形孔Ⅲ（ 25b） 径向剖面的顶端左侧边与顶端右侧边相交的交点、底端左侧边与底端右侧边相交的交点均设置在弹性体(2)轴向剖面上的轴向中心上，变形孔Ⅲ(25b)径向剖面的左侧顶端边与左侧底端边相交的交点、右侧顶端边与右侧底端边相交的交点均设置在弹性体(2)轴向剖面上的径向中心上；

所述变形孔Ⅲ(25b)顶端中心正上方的左侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置的应变腔Ⅴ(211b)，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体(2)径向剖面上的轴向顶部的应变腔Ⅴ(211b)的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度小于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度，应变腔Ⅴ(211b)的内壁上刻录有电阻应变片Ⅴ；

变形孔Ⅲ(25b)顶端中心正上方的右侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置的应变腔Ⅵ(221b)，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体(2)径向剖面上的轴向顶部的应变腔Ⅵ(221b)的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度大于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度，应变腔Ⅵ(221b)的内壁上刻录有电阻应变片Ⅵ；

变形孔Ⅲ(25b)底端中心正上方的左侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置的应变腔Ⅶ(231b)，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体(2)径向剖面上的轴向中部的应变腔Ⅶ(231b)的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度大于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度，应变腔Ⅶ(231b)的内壁上刻录有电阻应变片Ⅶ；

变形孔Ⅲ(25b)底端中心正上方的右侧方开设有径向剖面呈扇环形形状设置的应变腔Ⅷ(241b)，顶侧圆弧和底侧圆弧的圆心均设置在弹性体(2)径向剖面上的轴向中部的应变腔Ⅷ(241b)的顶侧圆弧的左端所在的水平面高度小于顶侧圆弧的右端所在的水平面高度，应变腔Ⅷ(241b)的内壁上刻录有电阻应变片Ⅷ；

所述应变腔Ⅴ(211b)的内壁上固定连接有弹性垫Ⅴ(212b)，弹性垫Ⅴ(212b)的内壁与电阻应变片Ⅴ直接接触；应变腔Ⅵ(221b)的内壁上固定连接有弹性垫Ⅵ(222b)，弹性垫Ⅵ(222b)的内壁与电阻应变片Ⅵ直接接触；应变腔Ⅶ(231b)的内壁上固定连接有弹性垫Ⅶ(232b)，弹性垫Ⅶ(232b)的内壁与电阻应变片Ⅶ直接接触；应变腔Ⅷ(241b)的内壁上固定连接有弹性垫Ⅷ(242b)，弹性垫Ⅷ(242b)的内壁与电阻应变片Ⅷ直接接触。

2.根据权利要求1所述的电阻应变式称重传感器，其特征在于：所述受力结构(3)的受力轴Ⅰ(31a)的顶端面与呈球形形状设置的受力部Ⅰ(32a)底端的圆形面固定连接，受力部Ⅰ(32a)顶端的球形凸面上均布有呈半球形形状设置的凸块Ⅰ(33a)。

3.根据权利要求1所述的电阻应变式称重传感器，其特征在于：所述受力结构(3)的受力轴Ⅱ(31b)的顶端面与呈球形形状设置的受力部Ⅱ(32b)底端的圆形面固定连接，受力部Ⅱ(32b)顶端的球形凸面上均布有呈锥形形状设置的凸块Ⅱ(33b)。

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