活塞式压力传感器的研制.doc

活塞式压力传感器的研制 第29卷第2期燕山大学学报Vol.29No.2xx?3月JournalofYanshan UniversityMar.xx0引言骨内应?产生电位的现象（stress-generatedpoteneials简记SGP）称为骨的?电性质。 由文献可知拉应?加速骨吸收，压应?促进骨生成。 应?对骨重建（bone-remodeling）的影响是由应?直接引起还是由应?产生的电位引起，或是由二者共同作用，这是骨?学中前沿性课题之一。 显然?电信号影响骨的生长对其临床意义是巨大的。 在作者发表的文献2）放大后，通过计算机采集并由示波器显示波形同时打印图形3。 由Instron试验机驱动活塞来控制上储液室中的压?活塞。 活塞本身又是压?传感器，测?压?146燕山大学学报xx以上测试系统在测试装置中?放骨试件只放缓冲液时，由Instron试验机做各种动态和静态的加载测?，电信号输出恒为0，这说明了装置是可靠的。 2活塞式压?传感器研制2.1活塞式压?传感器原?活塞式压?传感器应用圆形薄板（膜片）作为弹性元件。 本文中使用的圆形应变计型号为BHF350-12KA，其主要技术指标为精度等级A级；灵敏度系数2.060.005；电阻3500.3C；基底直径9.5mm；极限应变6000。 这种应变计可以测?容器和管道中的内压?，测压?范围很大，可以满足测试要求。 膜片式弹性元件可视为一个周边固定，半径为时，膜片看成是周边固定的圆形薄板，产生弯曲变形，设径向应变为,环向应变为，则任意半径=3822212 (1)式中，为膜片的厚度和任意半径；为膜片材?弹性模?和泊松比。 应变和沿=0时，和均达到极大值，即max=max=32212=时，=0；当时，产生负值。 当时，=4 （3）用小标距应变片，两片贴于正值应变区的中心点处（如图2c）4,另两片贴于负值应变区2，接成全桥线?，则有1=2=+ (4)所以读数应变为=4=2 (5)将 (1), (2)代入 (5)式得到读数应变与压强22+222233 （6）根据膜片受载后的应变变化情况，可以制成专用的测压箔式应变计，型号为BHF350-12KA。 此时中间部分敏感栅受的是环向应变（正值），周边部分的线栅所感受的是径向应变（负值）。 图2弹性元件，布片，接片原?简图Fig.2Schematic diagramof elastiomponent,clothslice,splicing principle2.2弹性元件与活塞杆的制作传感器弹性元件由40铬镍钼钢制造（如图2(b)所示），根据薄膜变形极限3000和受载300kPa需要，将弹性元件按周边固定的圆形薄板计算，得到薄膜板厚度约0.25mm。 在薄膜板内表面粘贴高精度、低蠕变、自补偿BHF350-12KA箔式应变计，并接成全桥结构，成为应变式压?传感器。 活塞杆与传感器靠螺纹连接。 设计如图3所示。 加工时要保证弹性元件的薄膜板平滑且厚度小于0.25mm。 另外在保证传感器外径与活塞内径一ha0.58a2a2414第2期王国安等活塞式压?传感器的研制147致前提条件下，要求传感器的壁厚较大，以?使周边能近似于固定边。 图3活塞杆与压?传感器示意图Fig.3Schematic diagramofpiston poleand pressuresensors2.3应变片粘贴及固化工艺应变片采用XF-1应变胶粘贴。 XF-1为热固化型，其粘接强度高，性能优越。 粘片步骤如下1）粘贴前将弹性元件的膜板处用细砂纸打磨，打磨时可利用台式钻床沿圆板周向打磨，然后用丙酮多次清洗以?除去油污。 2）应变片基底也用丙酮擦洗后，将应变胶薄薄地均匀涂在弹性元件膜板内表面和应变片基底上，待胶稍变稠后粘贴上应变片并用包有聚四氟乙烯薄膜的橡皮轻轻挤压以?将气泡排除。 3）用夹具压紧，待其自然阴干1小时后放入干燥箱固化。 固化步骤如下1）由室温升至702C/min），保温1小时。 2）由70C，保温2小时。 再由120C，保温2小时后断电自然冷却至室温。 3）待自然冷却到室温后，去掉夹具，清?杂物后再由室温升至180内（大于0.53110/KPa50100150xx48燕山大学学报xx学测?中的广泛应用。 比如说心室导管式微音器就是由传感器制成的。 因为测?动态压?是及普遍的，所以一些专用传感器的应用就非常广泛。 参考文献1侯振德,高瑞亭.骨的?电性质J.?学进展,1995,25 （1）:85-101.2侯振德,王国安.湿骨内动态?电性质的实验研究J.实验?学,1996,11 （2）:155-160.3侯振德,王国安.骨内动态加载过程中瞬态流动电位的实验研究J.天津大学学报,xx,35 （2）:212-216.4王国安,侯振德.湿骨内动态?电性质的测试装置J.?学与工程应用（第六卷）,中国?业出版社,1996.5孙以材,刘玉岭.压?传感器的设计制造与应用M.冶金工业出版社,2000.WANG Guo-an1,HOU Zhen-de2(1.Basic Department,NorthChinaInstitute ofScience andTechnology,Beijing,101601,China;2.School ofMechanicalEngineering,Tianjin University,Tianjin,300072,China)Abstract:Theproperty thattheelectric potentialresults inbone fromstrain ofbone understressis termedas thestressgeneratedpotentialofbone.Itisakeyprojecttodevelopthepiston-typepressuresensorfortheexperimentalresearchintothestressgenerateddynamicpotentialinbone.Thepiston-typepressuresensorisadevicetoapplyandmeasureforcemakingitakeypartforthewholeresearchproject.Thecurrentpaper presentstheresearchprincipleofthe piston-typepressuresensor,thederivationofthe relationbetweenstrength andst