[實(shí)用新型]應(yīng)力測量傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820166198.0
• 申請日: 2008-10-27
• 公開（公告）號: CN201311333Y
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧增華;凌行峰;戴明新
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州錢江稱重技術(shù)有限公司;杭州振華工業(yè)稱重科技有限公司
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 梁寅春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及應(yīng)用電阻隨作用力大小而變化的性質(zhì)來計(jì)量力或應(yīng)力的器件。

背景技術(shù)

塞入式測力傳感器是測量物體受力大小的器件。例如，將塞入式傳感器嵌塞安裝于鋼軌的安裝孔，當(dāng)軌道車車輪作用于鋼軌，由重力引起鋼軌形變導(dǎo)致傳感器相應(yīng)處形變，使應(yīng)變片電阻變化，產(chǎn)生變化的電信號輸出，由此計(jì)算測量所受力的大小。

已有技術(shù)中的塞入式測力傳感器，第一種如圖7、圖8所示的日本公司采用的圓錐臺式結(jié)構(gòu)傳感器，因該結(jié)構(gòu)為整個界面與剛性結(jié)構(gòu)體接觸，屬于過盈配合，在通過與剛性結(jié)構(gòu)體傳遞應(yīng)力過程中，由于接觸面過大，且隨著作用于剛性結(jié)構(gòu)體上外力的增加，安裝傳感器的圓孔就會趨于變成橢圓孔，該傳感器與剛性結(jié)構(gòu)體之間的接觸面積的變化，最終會導(dǎo)致傳感器輸出信號的非線性誤差較大。

第二種如圖9、圖10所示的德國公司采用的圓桶式結(jié)構(gòu)傳感器，該傳感器在與剛性結(jié)構(gòu)體接觸的傳感器表面刻意滾花，力圖實(shí)現(xiàn)過盈配合的模式，但一旦安裝進(jìn)入孔內(nèi)后，傳感器與剛性結(jié)構(gòu)體接觸面上原來制造好的滾花就會糊成面接觸，從而就產(chǎn)生了與第一種結(jié)構(gòu)相似的情況，加上該傳感器彈性體較薄，一旦裝配不到位或想拆下重新安裝時，就會成為廢品，且測量精度較低，通常作為開關(guān)信號使用。

第三種結(jié)構(gòu)模式，如圖11、圖12所示，為杭州錢江稱重技術(shù)有限公司和柳州鐵路科學(xué)技術(shù)研究所等單位于1989年開始合作開發(fā)的等寬等高凸棱錐體塞入式測力傳感器，由于四個凸棱等寬等高原因，當(dāng)傳感器如圖5裝配，在受到外力P＝＞0時，如圖4、圖6所示，安裝孔由圓孔趨于變化成橢圓孔，I-III方向?qū)鞲衅鲾D壓力增大，II-IV方向擠壓力減小。當(dāng)預(yù)緊力較小時，傳感器II-IV方向兩個等高凸棱在受力過程中與鋼軌之間將產(chǎn)生間隙，從而使傳感器響應(yīng)產(chǎn)生非線性；當(dāng)預(yù)緊力過大時，I-III兩個凸臺將產(chǎn)生過大的接觸應(yīng)力而引起剛性體的局部塑性，給傳感器帶來零點(diǎn)不穩(wěn)定。

第四種結(jié)構(gòu)模式：如圖13、圖14所示的塞入式組合測力傳感器(即所謂的三棱塞入式測力傳感器)，該傳感器在彈性體的設(shè)計(jì)、安裝和力學(xué)分析等方面，都違背了傳感器測量的基本原理，該結(jié)構(gòu)模式無論怎樣選擇其應(yīng)變片的形式(或在其測力敏感片的任意位置上來選擇其貼片位置)時，對鋼軌輪重的測量和力學(xué)分析都將無法實(shí)現(xiàn)。一旦，該傳感器應(yīng)用于——諸如：鐵路運(yùn)輸、鋼水計(jì)量、鐵水液位檢測、港口碼頭的起重、橋梁隧道等重大工程項(xiàng)目中，來作為工程力學(xué)與自動化檢測，由于此類傳感器隨著載荷增加而傳感器卻永遠(yuǎn)沒有相應(yīng)的輸出信號變化，此時不僅會給國家財(cái)產(chǎn)帶來無法彌補(bǔ)的損失，還會造成人員傷亡的重大責(zé)任事故，后果不堪設(shè)想！

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決塞入式測力傳感器易產(chǎn)生非線性誤差和零點(diǎn)不穩(wěn)定的問題，為此提供本實(shí)用新型的一種應(yīng)力測量傳感器，這種傳感器能有效克服非線性和零點(diǎn)不穩(wěn)。

為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是在圓環(huán)形筒體上設(shè)有變形控制區(qū)、敏感區(qū)和隔離區(qū)，敏感區(qū)上貼合有應(yīng)變片，所述筒體外壁上設(shè)有周向均布并徑向?qū)ΨQ的四條凸棱，其特殊之是處于I-III徑向的所述兩凸棱的寬度大于處于II-IV徑向的所述兩凸棱的寬度。

由于本實(shí)用新型I-III方向兩凸棱寬度大于II-IV方向兩凸棱的寬度，使裝入鋼軌圓孔的傳感器在受力時，因I-III方向兩凸棱的接觸面較大，故產(chǎn)生的接觸應(yīng)力(壓強(qiáng))較小，且安裝孔的形變可相對減小，這樣既不會使II-IV方向兩凸棱處產(chǎn)生間隙，又不會使I-III方向兩凸棱產(chǎn)生過大的接觸應(yīng)力，可以有效改善傳感器的非線性誤差及零點(diǎn)不穩(wěn)定的問題。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1A-A剖視旋轉(zhuǎn)45°示意圖；

圖3是鋼軌外力作用為零時安裝孔為圓形示意圖；

圖4是鋼軌外力作用大于零時安裝孔由圓形變成橢圓形示意圖；

圖5是已有等高凸棱塞入式測力傳感器安裝于鋼性件圓形孔示意圖；

圖6是已有等高凸棱塞入式測力傳感器安裝于鋼性件圓形孔I-III方向受外力作用時圓形孔變成橢圖孔II-IV方向兩凸棱處產(chǎn)生間隔示意圖；

圖7是已有圓錐臺結(jié)構(gòu)塞入式測力傳感器外形示意圖；

圖8是圖7K向示意圖；

圖9是已有圓桶滾花結(jié)構(gòu)塞入式測力傳感器外形示意圖；

圖10是圖9傳感器端向示意圖；

圖11是已有等高凸棱塞入式測力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是圖11B-B剖視旋轉(zhuǎn)45°示意圖；

圖13是已有三棱塞入式測力傳感器安裝于鋼性件示意圖；

圖14是已有三棱塞入式測力傳感器橫截結(jié)構(gòu)示意圖。