采用應(yīng)力集中原理可以有效提高力傳感器的應(yīng)變水平，說明應(yīng)力集中原理提高力敏元件的應(yīng)變水平是值得推廣的，多少力傳感器制造商都擠破腦汁想要改善測(cè)力傳感器應(yīng)力(應(yīng)變)水平應(yīng)力，而應(yīng)力集中原理恰好能解決這一難題。下面我們來分析一下：
測(cè)力傳感器想要達(dá)到較高的靈敏度，一般應(yīng)使電阻應(yīng)變片具有較高的應(yīng)變水平，也就是說，貼片處的彈性體上應(yīng)該存在較高的應(yīng)力(應(yīng)變)水平。
有兩種常用的方法來實(shí)現(xiàn)測(cè)力傳感器彈性體上貼片處的高應(yīng)力(應(yīng)變)水平：
(1)使彈性體整體減小尺寸，全面提高彈性體的應(yīng)力(應(yīng)變)水平；
(2)在貼片位置附近對(duì)彈性體進(jìn)行局部弱化，使貼片位置的局部應(yīng)力(應(yīng)變)水平提高，而在彈性體其他部分幾乎不變。
這兩種方法都能提高補(bǔ)片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平，但對(duì)彈性體的整體性能來說，局部弱化彈性體的效果要好于整體減小彈性體的尺寸。由于局部弱化彈性體不僅可以提高貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平，而且使彈性體整體保持較高的強(qiáng)度和剛度，有利于提高傳感器的性能和使用效果。
彈性體局部弱化提高貼片部位應(yīng)力(應(yīng)變)水平的原理是：彈性體局部弱化，導(dǎo)致局部應(yīng)力集中，使應(yīng)力集中處的應(yīng)力(應(yīng)變)水平明顯高于彈性體其他部位，電阻器在應(yīng)力集中的位置粘貼電阻器后，便可測(cè)量高應(yīng)變水平液位傳感器。
本地應(yīng)力(應(yīng)變)集中的方法常用于力傳感器的設(shè)計(jì)，特別是梁式測(cè)力傳感器(如曲梁式和剪切梁式測(cè)力傳感器)的彈性體設(shè)計(jì)中。局域應(yīng)力(應(yīng)變)集中法應(yīng)用較成功的測(cè)力傳感器。測(cè)力傳感器是通過檢測(cè)梁式彈性體上的剪應(yīng)力(剪應(yīng)變)來實(shí)現(xiàn)的。
梁式構(gòu)件的抗彎強(qiáng)度是主要問題。當(dāng)單梁滿足彎曲強(qiáng)度時(shí)，剪切強(qiáng)度一般是裕量較大。盲孔靠近中性層時(shí)，截面上腹板的剪應(yīng)力(剪應(yīng)變)顯著增加，截面上的彎曲應(yīng)力增加較小。所以，在剪切梁彈性體中應(yīng)用局部應(yīng)力集中后，可檢測(cè)到的剪應(yīng)變大大提高，使測(cè)力傳感器的靈敏度明顯提高，但對(duì)整體梁的彎曲強(qiáng)度影響很小，使整個(gè)梁保持了較好的強(qiáng)度和剛度。
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