7.1 Выбор конструктивной схемы УЭ и схемы установки тензорезисторов.
С помощью УЭ усилие F преобразуется в деформацию. В тензоризисторных датчиках наибольшее распространение получили такие формы упругого элемента, как кольцо, стержень, мембрана, балка. Эти УЭ обладают разными чувствительностью и быстродействием.
Наиболее удачно вопросы закрепления концов УЭ (стабилизации точки) решены в конструкции УЭ в виде кольца. Задача же получения одинаковых по величине деформаций разных знаков может быть обеспечена геометрией жестких участков.
При выборе схем установки тензорезисторов необходимо руководствоваться знаниями о зонах деформации. Зоны деформации вблизи вертикального диаметра характеризуются повышенной чувствительностью, однако распределение напряжений в этих зонах неравномерно, а зоны на наружной поверхности мало приспособлены для установки на них тензорезисторов из-за конструктивных недостатков. Кроме того, относительная длина этих зон меньше зон горизонтального диаметра. Зоны вблизи горизонтального диаметра обеспечивают меньшую чувствительность (почти в 2 раза), но зато в этих зона более равномерно распределена деформация, относительная длина их в 1,5 раза больше зон вертикального диаметра. Зоны горизонтального диаметра конструктивно и технологично очень доступны для установки на них тензорезисторов. Исходя из выше сказанного, для установки тензорезисторов выбираем зоны горизонтального диаметра, а недостаток чувствительности обеспечим другими средствами.
7.2 Выбор наружного радиуса.
Для расчета диметра кольцевого упругого элемента используется теория расчета тонких колец малой кривизны [1 стр. 52].
Величина вертикального жесткого участка упругого элемента характеризуется углом 900-l2. Зависимость этого угла от l1 показана на рис.3.5 [1 стр.54]. кривая 3 представляет зависимость между углами жесткого участка, при которых перемещения по вертикальной и горизонтальной осям одинаковы, т.е. формируем условия одинаковой работы тензорезисторов растяжения и сжатия. Из конструктивных соображений заделки опор и укрепления подушки выбираем минимальный угол 900-l2=150, отсюда l2=750, тогда в соответствии с кривой 3 l1=12,50.
7.3 Выбор ширины кольца.
Ширину кольца примем равную 10 мм, т.к. ширина тензорезистора 8 мм.
7.4 Выбор материала упругого элемента.
Материал упругого элемента - сталь 36НХТЮ (Е=2,1 1011 Па). Это высококачественная сталь, имеет хорошие упругие характеристики и очень часто применяется для изготовления упругих элементов.
7.5 Расчет внутреннего диаметра.
Из формулы: 
, выразим rb
h=rн-rb подставим в формулу. Вε=0,6 - конструктивный коэффициент чувствительности [4 стр.44 рис. 2.6].
,
2εl bE (rn2-2rnrb+rb2)= BεrnF+Bεrb F
2εl bErn2-4εl bErnrb+2εl bE rb2- BεrnF+BεrbF=0
для удобства расчета подставим значения:
2*0,682*10-3*8*2,1*1011*202-4*0,682*10-3*8*2,1*1011*20rb+2*0,682*10-3*8*2,1*1011 rb2-0,6*20F+0.6*rbF=0
2.29*109rb2+(0.6F-9.167*1010)rb+9.167*1011*12F=0
так например для F=100 Н
rb100≈18.79
результаты остальных значений занесены в таблицу 1.
7.6 Расчет толщины упругого элемента
h=rn-rb
так например для F=100 Н
h100=20-18,79=1,21
результаты остальных значений сведены в таблицу 1.
Таблица 1.
| F,Н | rn, мм | rb,мм | h,мм | zo,мм | f0,кГц | γl |
| 18,79 | 1,21 | 13,05 | 5,12 | 9,44*10-5 | ||
| 18,02 | 1,98 | 18,71 | 6,55 | 5,77*10-5 | ||
| 17,53 | 2,47 | 18,14 | 9,15 | 2,96*10-5 | ||
| 16,93 | 3,07 | 17,61 | 11,90 | 1,75*10-5 | ||
| 15,54 | 4,46 | 16,99 | 15,52 | 1,03*10-5 |
Как видно из таблицы 1 наименьшая толщина упругого элемента составляет 2,91 мм, что технологически выполнимо, а наибольшая 7,02 мм, что приводит к несколько завышенному отношению h/zo. Это свидетельствует о повышенной погрешности расчета, но на работоспособность и его характеристики такая погрешность не влияет. Поэтому данные расчета принимаются.
8. РАСЧЕТ ЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА ДАТЧИКА.
Частотный диапазон работы датчика полностью определяется его собственной частотой. Чем выше частота, тем шире частотный диапазон работы датчика работы датчика и тем меньше влияние вибрации ускорения на его работоспособность. В разрабатываемом датчике можно считать, что жесткость в основном определяется жесткостью УЭ, и собственная частота датчика равняется собственной частоте УЭ.
Для кольца согласно [1 стр.58] при малых массах: 
, где
h- толщина кольца
ρ-плотность материала УЭ
Е- модуль упругости материала УЭ
Для этого датчика при заданном частотном диапазоне работы будет наибольшая амплитудно-частотная погрешность, т.к. в датчик не предполагается вводить дополнительное демпфирование, а степень успокоения обусловленная внутренним трением в УЭ мала то для расчета воспользуемся формулой: 
[1 стр.58], где β - степень успокоения, ∆f - частота частотного диапазона измерения.