[發(fā)明專利]帶預緊力壓力傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310542904.2
• 申請日: 2013-10-26
• 公開（公告）號: CN103743512A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海濱;王朝陽;姚立
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古工業(yè)大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳感器，特別指用于各領(lǐng)域中大量程、高精度壓力測量的壓力傳感器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的壓力傳感器，通常大量程傳感器對小力值測量的絕對誤差較大，而小量程傳感器雖然測量精度較高，但當過載時會發(fā)生破壞。在實際測量過程中，既需要傳感器有較大的測量范圍又需要對小力值的精確測量。為此一些研究者采用整體式結(jié)構(gòu)將大、小量程測力元件整合在一個彈性體上以實現(xiàn)上述應用目的。但此種傳感器制造成本高，且一個傳感器只能針對某一類測量問題。還有一些科研單位將兩個不同量程傳感器串聯(lián)，中間安裝止停裝置，止停裝置依靠止停間隙實現(xiàn)，間隙量由小量程傳感器彈性體額定變形量確定，間隙量微小，不易加工，測量精度難保證。因而，研制一種根據(jù)需要，可適用于不同量程和測量精度的壓力傳感器是符合實際測量需求的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種壓力傳感器，這種壓力傳感器將兩種不同量程的壓力傳感器進行有機組合來實現(xiàn)大量程、高精度測量。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題由如下方案來實現(xiàn)：壓力傳感器，由兩只大、小不同量程傳感器2、5組合而成，主要結(jié)構(gòu)是大量程傳感器2與小量程傳感器5通過級聯(lián)螺栓3連接，兩傳感器中間夾置止停套筒4，在套筒底部剛性連接小量程傳感器5，小量程傳感器上加一彈簧裝置6，彈簧裝置6頂端連接止停擋板8。

本發(fā)明專利還包括如下方案：小量程傳感器可以更換，更換后可根據(jù)量程重新調(diào)節(jié)預緊力，并需保證預緊力加上彈簧剛度乘間隙量不超過小量程傳感器額定載荷。

本壓力傳感器工作原理為：設(shè)止停擋板8受力為F，當力值比較小的時候，由于彈簧有預緊力，彈簧不會壓縮，力相當于通過一個剛性體傳遞到小量程傳感器5，此時測量讀數(shù)以小量程傳感器5的輸出數(shù)據(jù)為準，測量精度高；力值F增大超過預緊力時彈簧壓縮至止停擋板8與止停套筒4上的大螺帽7接觸，此時，小量程傳感器5上受到的壓力不再繼續(xù)增加而受到保護。此后，測力讀數(shù)以大量程傳感器2為準，從而實現(xiàn)大量程測量。在實際測量時，為避免因數(shù)據(jù)采集的切換而增加電控裝置，可在線同時對大、小量程傳感器的數(shù)據(jù)進行采集，然后再根據(jù)兩路輸出數(shù)據(jù)情況，離線確定所采用傳感器的輸出值。預緊力至小量程傳感器量程的這一段數(shù)據(jù)曲線可以根據(jù)之前、之后的數(shù)據(jù)擬合而成，因為這一數(shù)據(jù)段不準確。只要預緊力大小足夠接近小量程傳感器最大量程，這一數(shù)據(jù)段就可以很小，相比于應用單純彈簧放大止停間隙時，小量程傳感器的整個量程都不準確，要精確的多。

本發(fā)明的優(yōu)點是：1、根據(jù)測量需要可組裝成不同量程和測量精度的壓力傳感器，拆裝方便、使用靈活。2、無需額外增加電子控制裝置，測量系統(tǒng)可靠性高。3、解決了用彈簧來放大止停間隙時，由彈簧振動所帶來的測量誤差。

附圖說明

圖1是帶預緊力壓力傳感器的裝配圖。

圖2是彈簧裝置6的結(jié)構(gòu)圖。

圖中1.底座，2.大量程傳感器，3.級聯(lián)螺栓，4.止停套筒，5.小量程傳感器，6.彈簧裝置，7.大螺帽，8.止停擋板。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例實施：如圖1所示，本壓力傳感器由兩只現(xiàn)有不同量程的大、小壓力傳感器2、5組合構(gòu)成。將大量程傳感器2與小量程傳感器5通過級聯(lián)螺栓3連接在一起，兩傳感器中間夾置止停套筒4，小量程傳感器5上剛性連接彈簧裝置6，其頂端再連接止停擋板8。

現(xiàn)舉例說明：有一個火箭發(fā)動機推力測量任務，已知火箭發(fā)動機的最大推力為100KN。假設(shè)選用一款最大量程為100KN的壓力傳感器，該大量程傳感器的相對誤差為1‰，則該大量程傳感器的最大測量誤差是100N，這對發(fā)動機的尾推力的測量是不夠精確的。對此采用本壓力傳感器進行測量，分別選用100KN大量程傳感器2和1KN小量程傳感器5各一個進行組合，并假設(shè)兩傳感器的最大誤差均為1‰、零件間的摩擦系數(shù)為0.01、零件間的最大滑動法向壓力為10N，則該測量系統(tǒng)在0～1KN測量范圍內(nèi)最大測量誤差為：1000×1‰+10×0.01=1.1N。為了使小量程傳感器5在1KN～100KN的測量范圍內(nèi)受到保護，需要合理選擇彈簧剛度K和長度L。假設(shè)彈簧自由長度58MM，預緊10MM，止停間隙1～2MM，相當于彈簧最大壓縮量為11～12MM時達到的彈力1KN左右(計算時用比1KN略小的值計算)，所以剛度選值范圍為83～90N／MM，從而彈簧裝置4的彈簧剛度應選為K=88N／MM。