2.2 结构设计原则
(1) 具有高的灵敏度和分辨率
测力仪灵敏度不但要高，而且要求静态与动态灵敏度相同，在整个量程范围内灵敏度为一常数，还有对环境的敏感性要小。为了便于说明问题，常说的测力仪灵敏度为“归一化”灵敏度，即系统输出的电压数值与作用在测力仪上的机械量数值，两者之间的有效数字完全一致。压电式测力仪的灵敏度显然低于相应传感器的灵敏度。这是因为测力仪结构的分载作用，所以设计测力仪时，应根据实际使用需求，在综合考虑测力仪刚度的情况下，尽量选择高的灵敏度，使传感器和测力仪结构达到最优结合方式。分辨率是指仪器所能感受到的最小的力值。压电式测力仪达到1gf的分辨能力是比较容易的。对于采用小力值传感器的测力仪，其分辨率要求很高，实际意义在于可使整个压电测试系统的分辨能力达到最大量程的10-8，从而可以测量在很大的稳态力中微小波动力的变化。这一点对研究金属切削过程中金属塑性变形的剪切滑移时微小力的变化很有意义。
(2) 要有高的静刚度
刚度是指测力仪变形元件受到单位变形所能承受的载荷的大小。它直接决定着测力仪的静态特性(灵敏度、线性、滞后等)和动态特性(固有频率、频率响应和瞬态响应)，可见刚度是动态测力仪最重要的性能指标，设计者应该把提高测力仪的刚度放在首位。
(3) 有良好的线性、重复性和小滞后
线性是指标定曲线与理想直线的近似程度。测力仪线性的好坏用线性度表示，与传感器一样都是用满量程法计算线性度。要求所设计的测力仪的满量程线性度、重复性误差、滞后均应小 ±1％。这对压电式测力仪是很容易达到的，因为压电石英传感器属于微位移型的测力传感器，线性很好，所以只要变形环节在微小范围内成线性关系，那么整个测力仪线性就会很好。这对结构设计要求比较低，若能避免螺纹联接等线性较差的环节，则更为理想。事实上就静态线性而言，压电式测力仪采用整体结构或螺纹联接没有太大的区别，但若考虑动态线性，那么最好采用整体式结构。
(4) 向间横向干扰要尽量小
多向测力仪，横向干扰总是存在的，而且也有静态与动态之分，这是因为几乎所有情况下，测力仪都必须同时受两个以上的切削分力的作用。横向干扰的存在将大大影响各向切削分力的测量精度，所以无补偿情况下，静态测量时横向干扰系数一般要小于5％，动态测量时横向干扰系数可以适当加大，但最好能控制在10％以内。当被测两分力的力值相差比较悬殊时，大力值分力作用对小力值分力作用的干扰系数比上述要求还要小，否则对小力值分力将引起过大的相对误差。测力仪向间横向干扰要小，首先传感器自身干扰要小，在此基础上设计合适的结构使测力仪干扰值不大于、甚至小于传感器干扰值。总之在结构设计时一定得考虑如何减少向间横向干扰的问题。
(5) 固有频率要尽量高
动态测力仪顾名思义体现在“动"字上，所以首先应保证固有频率达到一定数值。测力仪的固有频率直接决定着测力仪的动态特性、动态测量误差、相位误差和瞬态响应的上升时间等。石英晶片的固有频率很高，组装后的传感器固有频率也很高，约50kHz。为得到动态型测力仪，其固有频率要比被测信号的固有频率大3~5倍以上，因此测力仪的结构设计及合适的预紧方式就显得十分重要了。
(6) 必须具备良好的动态响应特性
动态响应包含频率响应和瞬态响应。动态测力仪不仅要求具有高刚度、高固有频率，而且要求具有较宽的实际工作频带，在较宽的频带上没有低频谐振峰，保持输入与输出关系变化很小，即动态测量误差要小。此外，测力仪对阶跃信号的时间响应常数要非常小，上升时间要极短本文来自辣/文(论"文?网，
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(7) 结构简捷
小型轻便对动态测力仪也是必要条件。对于只用于静态测量的测力仪即使结构稍许复杂也关系不大，但对于动态测力仪，如果组合件过多、结构过于复杂而且质量较大，整个测力仪就不再是单质量谐振系统了，动态性能变坏。因此测力仪结构应力求刚度高、简单轻便，但是结构也不能太小，因为太小对工件的固定有影响。
(8) 具有良好的密封与屏蔽
对压电式测力仪传感器接头处的密封、信号传输导线的屏蔽，使其具有可靠的防水、防潮、隔热和防止电磁场干扰的能力，是保证测力仪能正常工作的必要条件。
(9) 稳定性要好
所谓稳定性好就是测力仪在使用过程中不因环境的改变、时间的增长而使其性能发
生过大的变化。其主要的评价指标是：灵敏度的温度系数要小、灵敏度的时间变化率要
低，噪声和零点漂移不能超出规定的数值。确保测力仪稳定性和良好的密封，关键是所用压电力传感器本身性能要很稳定、质量可靠。
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