双轴全对称应变计在LN拉式传感器上的应用

上海香川电子衡器有限公司

【摘 要】 本文简要分析了双轴全对称应变计BHF350-4BB-2（11）更适合在LN拉

式传感器上应用的理由，并列举了实际应用的效果，为LN拉式传感器的进一步改进和

提高提供了一个新的途径。同时，还介绍了该应变计在柱式传感器上的现场应用效果，

可供传感器设计工程师参考。

LN拉式传感器精度高、抗侧向力性能好，问世十多年来得到了广泛应用。不少技

术人员对其弹性体的应力分布做了计算分析，对其结构做了优化设计，其应变计的贴片

方案也有多个。

LN拉式传感器问世之初采用的贴片方法，选用的是BHF350-4BB(11)90°双轴应变计。该方案至今仍有不少企业在采用。由于充分利用孔内十字筋中心部位应

力分布特点，传感器的精度和抗侧向力性能都很好。唯一的缺点是载荷加上后信号达到

稳定所需要的时间稍长了一些，特别是量程大的传感器。

正是针对图一方案的不足之处提出来的。该方案的精度和抗侧向力性能也

都很好，信号达到稳定所需要的时间也有所减少。相比图一方案，所用应变片是8片，

多了一倍，成本有所提高，适合在大量程传感器中使用。

采用了浙江黄岩测试仪器厂近年生产的“BHF350-4BB-2（11）应变计”。

该应变计的丝栅图形见图4。该款应变片在国内主要应变计厂家的产品目录中以往很少出现，在相关需要的场合通常是使用BB为代号的90°竖横双轴片。BHF350-4BB-2（11）应变计其实也是竖横双轴片，它的丝栅图形像和一般的竖横双轴片相同的地方是：竖横两片处在同一中心线上，左右对称；不同之处在于BHF350-4BB-2（11）的横片分开两半包络在竖片左右，形成上下左右全都对称的格局。由此带来的另一个不同，就是缩短了整个片子的竖向高度。

我们将该应变计丝栅图形代号用BB-2加以区分，称之为双轴全对称应变计。

方案中的应变计相比，BHF350-4BB-2（11）应变计所具有的上下左右皆对

称的结构特点，与十字筋的应力分布更为接近，理论上应该更好一些。实践证明这样的

分析是符合实际的。

和前两个方案相比，使用了BHF350-4BB-2（11）应变计的产品计量性能无疑是同

等优越的。在此基础上，我们又进行了小批量生产，用户试用，直至批量生产。统计数

据表明，使用BHF350-4BB-2（11）应变计的LN拉式传感器还有以下几个特点：

1、蠕变指标绝大多数在0.01%F.S/30min左右。

2、用于电子吊秤中，旋转误差更小一些。

我们曾将一个LN-3t拉式传感器装在3000分度3t吊秤上做旋转误差测试，几乎没

有读出误差。

3、经济性。由于BHF350-4BB-2（11）应变计的敏感栅图形更适合十字筋中心的应

力分布特点，应变计的竖向尺寸相对较小，整个丝栅图形接近正方形，使得传感器设计

时就可以取相对较小的孔径。在传感器的连接螺纹直径相同，传感器的灵敏度相同的条

件下，传感器的外形尺寸就小了。也就是说，在保证传感器计量性能不变，安全系数不

变的前提下，可减少钢材的用量，同时又减少了热加工和机械加工的费用。

黄岩测试仪器厂推出BHF350-4BB-2（11）双轴全对称应变计以后，多家传感器厂

在柱式传感器上也相继采用了这种应变计，其中双球头承载的高精度柱式传感器上用得

最多。近年来市场对双球头承载的高精度柱式传感器需求很大，这种传感器已越来越多

地取代桥式传感器而成功应用于汽车秤和轨道衡。

用户在使用BHF350-4BB-2（11）应变计后发现有下列优点：

1、该应变计竖向尺寸小，所需要的应力均匀区相对可以小一点，柱式传感器就可

以取相对较低的高度仍能保持原有的计量精度。

2、由于该应变计具有横丝包络竖丝的结构特点，因此对温度梯度的影响相对不敏

感。我们知道，传感器应用现场常常是比较恶劣的，有时存在比较大的温度梯度，影响

传感器的输出，降低了测试精度。使用BHF350-4BB-2（11）应变计后，一定程度上降

低了温度梯度的影响。这一特点是难能可贵的，也是不少用户所渴求的，因为一般情况

下温度梯度影响是传感器的软肋，不借助外围设备几乎难以解决。

除了丝栅图形的特点以外，BHF350-4BB-2（11）应变计的材料和工艺也有自己的

特点，即与一向得到用户好评的BHF350-3HA（11）应变计采用同样的材料和工艺，该

片采用国际上较先进的环氧酚醛为基底，具有绝缘性能好，长期稳定性好，重复性好等

优点。

自从“BHF350-4BB-2（11）应变计”批量生产并获得用户好评后，黄岩测试仪器厂

又对应变片作了几次改进设计：加大“焊腿”尺寸，丝栅和“焊腿”间采用大圆弧过渡，以

减小焊接时温度对丝栅的影响和焊接后引线对丝栅的影响，提高了应变计的可靠性。