[發明專利]可消除摩擦力影響的張力傳感器裝置

有效

• 申請號: 201210404562.3
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102928149A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 單曉杭;孫建輝;周海清;周丹鋒
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01L5/10
• 分類號: G01L5/10
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及一種張力傳感器。

背景技術

張力傳感器也叫張力檢測器，是張力控制過程中，用于測量線材或帶材張力值大小變化的儀器，對于常用的應變片型張力傳感器，其張力應變片和壓縮應變片按照電橋方式連接在一起，當受到外壓力時應變片的電阻值也隨之改變，改變值的多少將正比于所受張力的大小。

張力傳感器的發展已非常成熟，張力傳感器的型號及安裝形式也分多種。由于張力傳感器是通過壓縮應變片的形式間接測量張力值的，所以，要獲得線材或帶材上的拉力值，通常通過張力輥和測張輥形成一定的包角，通過測張輥施加壓力，使張力傳感器敏感元件產生位移或變形，張力傳感器根據應變片電阻值的變化再通過內置信號處理器可計算得到所要測量的拉力值。

現有的成熟的張力傳感器，帶材或線材只需通過張力輥和測張輥繞出就可測出拉力值。但是張力傳感器的測量值是由作用在側張輥上的壓力值間接得到的，那么通過測量計算得到的數值為測張輥兩端帶材或線材的拉力值，帶材或線材再通過張力輥之后，由于摩擦力的影響，其張力值會改變。傳感器測量出來顯示的張力值為F_N1，則測張輥一端拉繩的拉力為F_N1，拉繩繞過張力輥之后，對于張力輥進行受力分析，設定拉繩與張力輥之間的摩擦力為f，那么根據力的平衡原理可以得到繩末端拉力值F_N2=F_N1+f。當線材或帶材通過拉力傳感器運動時，f為一個變動的力，摩擦力f的方向與繩與張力輥之間的相對位移有關，傳感器無法通過內置信號處理器進行摩擦力的消除。

雖然通過提高張力輥表面加工精度、張力輥與傳感器底座之間采用潤滑軸承的方式來減少摩擦，但是，對于表面粗糙的待測量材料，或者與張力輥接觸面積極大的板帶材料，摩擦力的影響遠遠大于端部軸承自身摩擦阻力的影響，對測量結果產生影響，同樣，對于一些超高精度的張力控制系統，已有的張力測量方法不能滿足其精度的要求。

發明內容

為了克服現有傳感器測量值受摩擦力影響、精度較低的不足，本發明提供了一種可消除摩擦力影響的張力傳感器裝置，通過測量和計算可自動消除摩擦力的影響，得到更精確的張力值。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種可消除摩擦力影響的張力傳感器裝置，包括兩組張力應變片和壓縮應變片組成的張力感應組件、內置信號處理器、兩根測張輥、三根張力輥以及傳感器安裝座，所述傳感器安裝座上并排布置三根張力輥，在兩兩相鄰的張力輥之間設有測張輥，三根張力輥所在直線與兩根測張輥所在直線平行，所述測張輥上安裝張力感應組件，所述張力感應組件與所述內置信號處理器電連接，所述內置信號處理器包括用以依照兩個張力感應組件測得的壓力值F_Na、F_Nb計算得到的力F_a、F_b，再通過F_a、F_b計算得到當前張力值F：F=F_b+（F_b-F_a）/2的張力測量模塊。

本發明的有益效果為：通過測量和計算可自動消除摩擦力的影響，得到更精確的張力值。

附圖說明

圖1是可消除摩擦力影響的張力傳感器裝置的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

參照圖1，一種可消除摩擦力影響的張力傳感器裝置，包括兩組張力應變片和壓縮應變片組成的張力感應組件、內置信號處理器、兩根測張輥、三根張力輥以及傳感器安裝座，所述傳感器安裝座上并排布置三根張力輥，在兩兩相鄰的張力輥之間設有測張輥，三根張力輥所在直線與兩根測張輥所在直線平行，所述測張輥上安裝張力感應組件，所述張力感應組件與所述內置信號處理器電連接，所述內置信號處理器包括用以依照兩個張力感應組件得到的力F_a、F_b，計算得到當前張力值F：F=F_b+（F_b-F_a）/2的張力測量模塊。

本實施例中，基于上述張力傳感器裝置實現了可消除摩擦力影響的張力傳感器得到準確的張力值的測量方法，包含以下步驟：

(1)、根據應變片電阻值的變化得到測張輥上壓力的大小F_N