[實用新型]一種工程用動態預緊式壓電型力傳感器

有效

• 申請號: 201220334661.4
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN202757716U
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 李玩幽;翁俊;張相彬;冷巍;率志君;張悅
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及的是一種傳感器，具體地說是力傳感器。

背景技術

振動工程中，設備機腳傳遞到隔振器或基礎上的動態力是聲學設計的輸入參數及設備振動的評價指標，對力的獲取及其測量技術的研究極為重要。

傳統的傳遞力的測量方法普遍應用環形壓電式力傳感器或應變式力傳感器。經文獻檢索發現有3篇文獻涉及到設備動態傳遞力的測量方法的內容。分別是：華中科技大學博士學位論文—《機械設備振動源特性測試方法研究》、《山東工業大學學報》在1984年1期刊登的《動態力的測量探討》及哈爾濱工程大學張思遠的碩士學位論文《激勵力的板型力傳感器的測試研究》。前兩篇文獻中均使用傳統的壓電式環形力傳感器的單傳感器法測量法，在設備剛性安裝條件下，一般將一個環形壓電式力傳感器串聯在設備機腳與基礎之間，彈性安裝條件下，一般將一個環形壓電式力傳感器串聯在設備機腳與隔振器之間；實際上，在這種安裝狀態下，設備機腳傳遞到隔振器或基礎上的力是由兩條路徑傳遞的，一條是設備機腳經力傳感器傳遞到隔振器或基礎上，一條由設備機腳傳遞到安裝螺栓再傳遞到隔振器或基礎上，傳感器僅能測量到經其傳遞的力，無法測量經螺栓傳遞的力，一般認為通過螺栓傳遞的力可達合力的10%~30%，傳感器僅能測到70%~90%，測量誤差較大。第二篇文獻中還提到應變式力傳感器，應變式力傳感器測量頻帶小，僅能測低頻，并容易改變系統隔振的阻抗特性，而工程中對高頻段的動態力的測量也有要求，并不希望改變隔振系統的阻抗特性。張思遠的論文中設計了一種板型預緊式力傳感器，試圖解決上述問題，但其設計的傳感器質量體積較大，且上下各有4個安裝點，安裝時難以保證4個點在同一平面，這將導致傳感器測量軸線不垂直于安裝面，實際使用仍然較為困難。

發明內容

本實用新型的目的在于提供克服了傳統環形壓電傳感器測量值隨安裝狀態變化的缺點的一種工程用動態預緊式壓電型力傳感器。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型一種工程用動態預緊式壓電型力傳感器，其特征是：包括壓電元件、連接塊、預緊螺栓，連接塊包括第一連接塊和第二連接塊，兩個連接塊上設置用于安裝預緊螺栓的孔，孔上方設置用于連接設備機腳或安裝基礎的連接螺孔，壓電元件中間設置用于安裝預緊螺栓的預緊孔，壓電元件通過預緊孔、預緊螺栓安裝在第一連接塊和第二連接塊之間，第一連接塊和第二連接塊相對于壓電元件對陣布置，壓電元件引出L5線。

本實用新型還可以包括：

1、所述的連接塊為橫截面為六邊形的、中心部分中空的六角形體。

本實用新型的優勢在于：本實用新型傳感器整體校準后使用，其測量值不隨安裝狀態的變化而變化，避免了傳統環形壓電傳感器測量值隨安裝螺栓剛度及預緊力大小變化的缺點，精度大大提高。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的俯視圖；

圖3為本實用新型的工程應用實例圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述：

結合圖1～3，本實用新型主要由四部分組成，包括連接塊2、環形壓電元件4、連接塊5與預緊螺栓3，其中連接塊2與連接塊5上有工程用連接螺紋，分別與設備機腳8及基礎11連接，且連接塊2與連接塊5為六角形，便于安裝拆卸，連接塊2、環形壓電元件4及連接塊5由預緊螺栓3進行預緊，預緊時預緊螺栓3的螺紋以螺紋膠防松，環形壓電元件4采用傳統方式封裝，電荷由L5線輸出。本實用新型內部雖然也是兩條路徑傳遞力，一部分經預緊螺栓3傳遞，另一部分經壓電元件4傳遞，盡管壓電元件4本身只能測量到一部分激勵力，但整體校準后傳感器的靈敏度得到修正，此時的靈敏度為整個傳感器的靈敏度而非壓電元件的靈敏度，可以測量出經過整個傳感器傳遞的全部的動態力，測量誤差小。

工程應用實例：

本實用新型使用時，下端以雙頭螺栓10與基礎11或隔振器連接，上端也以雙頭螺栓7與設備機腳8相連；先安裝與基礎11或隔振器連接的雙頭螺栓10，此時可以利用傳感器9下端的六角設計進行安裝，上端安裝與下端安裝相同，安裝中不可破壞傳感器9的預緊。經工程應用，本實用新型的誤差一般小于5%，克服了傳統傳感器測量中兩條路徑傳力的缺點。