一种圆环状应变片及其粘贴方法

本发明涉及应变片结构设计领域，尤其涉及一种圆环状应变片及其粘贴方法。

背景技术：

1、应变片是一种常用的测量应力、应变变化的元件，广泛应用于航空航天、机器人等领域。在测试过程通常将应变片利用胶粘剂粘贴在被测表面，当被测件受力变形后，贴附于试件表面的应变片敏感栅也随之变形，产生电阻的变化，再由应变仪将测得的电阻变化转换成被测位置的应力、应变信息，实现对负载变形的检测。

2、但对多个位置的应变进行测量时，在粘贴过程难以保证各个应变片能够精准放置，并且由于应变片体积较小、厚度较薄，粘贴工艺流程复杂，在按压固化过程容易出现应变片方向错位等问题，最终导致粘贴的一致性较差，难以满足对应变精准测量的需求。

3、针对以上的问题，本发明设计一种圆环状应变片及其粘贴方法，通过将多个位置的应变片集成在一起并且在应变片上进行引线，不仅保证了多个应变片敏感栅定位的准确性，而且提高了应变片粘贴的工作效率，避免了复杂的引线，制作简单方便，具有批量化应用的潜力。

技术实现思路

1、为了解决上述存在的问题，本发明提供了一种圆环状应变片及其粘贴方法，将多个应变片集成在一个圆环状结构上，不仅简化了粘贴的复杂程度，并且在圆环状应变片上设计了一种能够将多个应变敏感栅结构连接成惠斯通全桥电路的引线，避免了粘贴后复杂的引线，提高应变片粘贴过程的工作效率。

2、本发明的技术方案为：一种圆环状应变片，包括应变敏感栅、内置引线2、基片3和保护膜4；应变敏感栅、内置引线2布置在所述基片3表面保护膜布置于应变敏感栅和内置引线2上；所述应变敏感栅包括第一应变敏感栅1-1、第二应变敏感栅1-2、第三应变敏感栅1-3和第四应变敏感栅1-4，第一应变敏感栅1-1和第二应变敏感栅1-2二者任意位置处测量栅与被测位置轴线呈45°；所述第三应变敏感栅1-3和第四应变敏感栅1-4二者任意位置处测量栅与被测位置轴线呈-45°方向；第一应变敏感栅1-1、第二应变敏感栅1-2、第三应变敏感栅1-3和第四应变敏感栅1-4整体等半径均匀布置，呈圆周状分布；所述第一应变敏感栅1-1、第二应变敏感栅1-2、第三应变敏感栅1-3和第四应变敏感栅1-4通过内置引线2连接成惠斯通电桥电路输出。

3、所述惠斯通电桥电路为惠斯通全桥电路，第一应变敏感栅1-1与第二应变敏感栅1-2连接于惠斯通全桥电路的对臂，第三应变敏感栅1-3与第四应变敏感栅1-4连接于惠斯通全桥电路的另一对臂。

4、所述应变敏感栅上方设有保护膜4，用于覆盖第一应变敏感栅1-1、第二应变敏感栅1-2、第三应变敏感栅1-3和第四应变敏感栅1-4。

5、一种圆环状应变片粘贴方法，通过拾取单元、涂胶单元和驱动单元实现；

6、拾取单元用于拾取圆环状应变片并释放到待粘贴位置，其包括安装板5、固定架6、粘贴基座7和热释放胶带8；安装板5呈l型，一侧面滑动固定于滑台13-3上；固定架6固定于安装板5另一侧面上，粘贴基座7固定在固定架6下方；热释放胶带8粘附于粘贴基座7的下表面，用于拾取圆环状应变片；

7、涂胶单元用于在待粘贴位置定量涂胶，其包括金属针头9、金属针头固定底座10、刮胶板11和软管12；金属针头9通过金属针头固定底座10安装在固定架6上，金属针头9的输入端通过软管12与蠕动泵连接，用于控制金属针头9输出端的出胶量；刮胶板11固定在金属针头固定底座10一侧，在金属针头9出胶后将挤出的胶液刮均匀；

8、驱动单元包括第一滑台13-1，第二滑台13-2，第三滑台13-3，三者依次滑动连接，分别为粘贴过程提供沿x、y、z方向的运动。

9、一种圆环状应变片粘贴方法，包括如下步骤：

10、步骤1，对待贴片位置的表面进行喷砂处理并清洗，晾干；

11、步骤2，将圆环状应变片粘贴在带有热释放胶带8的粘贴基座7下表面，将金属针头9和刮胶板11安装在金属针头固定底座10上；

12、步骤3，通过第一滑台13-1，第二滑台13-2，第三滑台13-3驱动金属针头9移动到待贴片位置上方，将胶液涂布在待贴片位置表面；涂胶的同时通过刮胶板11将胶液刮平，保证胶液均匀分布在待贴片位置；

13、步骤4，控制第一滑台13-1，第二滑台13-2，第三滑台13-3驱动带有圆环状应变片的粘贴基座7向下运动到圆环状应变片与胶液贴合；

14、步骤5，对待贴片位置进行加热，热释放胶带8在温度作用下失去粘性，释放圆环状应变片，圆环状应变片与胶液结合并黏附到待贴片位置；同时在加热作用下固化的胶液。

15、所述涂胶单元中的金属针头9在涂胶过程的运动轨迹为圆环轨迹或波浪轨迹。

16、所述的胶液为有机胶粘剂。

17、所述有机胶粘剂为环氧树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、聚酰亚胺胶粘剂或氰基丙烯酸酯胶粘剂。

18、所述热释放胶带8为加热后粘性消失的胶带，呈圆环状。

19、本发明的有益效果：本发明通过设计一种圆环状应变片及其粘贴方法，不仅能够将多个应变片集成在一个应变片表面，提高了粘贴应变片过程的工作效率，而且还能够在圆环状应变片表面集成多个引线将四组应变敏感栅连接成惠斯通全桥电路输出，避免了复杂的引线。

技术特征：

1.一种圆环状应变片，其特征在于，所述圆环状应变片包括应变敏感栅、内置引线(2)、基片(3)和保护膜(4)；应变敏感栅、内置引线(2)布置在所述基片(3)表面，保护膜(4)布置于应变敏感栅和内置引线(2)上；所述应变敏感栅包括第一应变敏感栅(1-1)、第二应变敏感栅(1-2)、第三应变敏感栅(1-3)和第四应变敏感栅(1-4)；第一应变敏感栅(1-1)和第二应变敏感栅(1-2)二者任意位置处测量栅与被测位置轴线呈45°；第三应变敏感栅(1-3)和第四应变敏感栅(1-4)二者任意位置处测量栅与被测位置轴线呈-45°；第一应变敏感栅(1-1)、第二应变敏感栅(1-2)、第三应变敏感栅(1-3)和第四应变敏感栅(1-4)整体等半径均匀布置，呈圆周状分布；所述第一应变敏感栅(1-1)、第二应变敏感栅(1-2)、第三应变敏感栅(1-3)和第四应变敏感栅(1-4)通过内置引线(2)连接成惠斯通电桥电路输出。

2.根据权利要求1所述的一种圆环状应变片，其特征在于，所述惠斯通电桥电路为惠斯通全桥电路，第一应变敏感栅(1-1)与第二应变敏感栅(1-2)连接于惠斯通全桥电路的对臂，第三应变敏感栅(1-3)与第四应变敏感栅(1-4)连接于惠斯通全桥电路的另一对臂。

3.根据权利要求1所述的一种圆环状应变片，其特征在于，所述应变敏感栅上方设有保护膜(4)，用于覆盖第一应变敏感栅(1-1)、第二应变敏感栅(1-2)、第三应变敏感栅(1-3)和第四应变敏感栅(1-4)。

4.一种圆环状应变片粘贴方法，其特征在于，通过拾取单元、涂胶单元和驱动单元实现；

5.根据权利要求4所述的一种圆环状应变片粘贴方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求4所述的一种圆环状应变片粘贴方法，其特征在于，所述涂胶单元中的金属针头(9)在涂胶过程的运动轨迹为圆环轨迹或波浪轨迹。

7.根据权利要求4所述的一种圆环状应变片粘贴方法，其特征在于，所述的胶液为有机胶粘剂。

8.根据权利要求7所述的一种圆环状应变片粘贴方法，其特征在于，所述有机胶粘剂为环氧树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、聚酰亚胺胶粘剂或氰基丙烯酸酯胶粘剂。

9.根据权利要求4所述的一种圆环状应变片粘贴方法，其特征在于，所述热释放胶带(8)为加热后粘性消失的胶带，呈圆环状。

技术总结
本发明属于应变片结构设计领域，公开了一种圆环状应变片及其粘贴方法，圆环状应变片包含四组应变敏感栅和内置引线，各组应变敏感栅均匀分布在圆环应变片周向位置，其中第一应变敏感栅和第二应变敏感栅与被测位置轴线呈45°方向排布，第三应变敏感栅和第四应变敏感栅与被测位置轴线呈‑45°方向排布；在圆环状应变片上还集成了多根内置引线，用来将多组应变敏感栅连成惠斯通电桥电路并转换成电信号输出。本发明所涉及的一种圆环状应变片及其粘贴方法，不仅能够将多个应变片集成，避免粘贴应变片时位置偏差对测量结果的影响，还在应变片表面集成了多根内置引线连成惠斯通电桥电路，避免了粘贴后复杂的引线，简化了粘贴工艺流程。

技术研发人员：王晓东,沈文强,杜志杰,娄志峰,高海龙
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16