[實用新型]預緊力可調節組合式壓力傳感器

有效

• 申請號: 201520425329.2
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN204881966U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 李陽;李海濱
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: G01L19/00
• 分類號: G01L19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種傳感器，特別指用于各領域中大量程、高精度壓力測量的壓力傳感器。

背景技術

現有的壓力傳感器，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，但測量范圍有限，過載時發生破壞。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。現已研制的一種可適用于不同量程和測量精度的組合型壓力傳感器在實驗中表現良好，但是在小力值測量過程中預緊力的力值固定，不便于針對測量任務調整。因此，改進一種預緊力裝置，使其達到根據需要調節預緊力力值的作用，以改善傳感器在小量程內的動態特性。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種壓力傳感器，這種壓力傳感器在進行大量程、高精度的動態力測量時通過調節預緊力的力值，來改善傳感器在小量程內的動態特性。

本實用新型要解決的技術問題由如下方案來實現：如圖1所示，預緊力可調節組合式壓力傳感器主要結構是小量程傳感器(1)和大量程傳感器(2)通過級聯螺栓(4)連接，兩傳感器中間夾置止停套筒(5)，在止停套筒內、小量程傳感器上加入一預緊力調節裝置(由彈簧(6)、預緊力調節裝置套筒(7)、預緊力調節裝置頂帽(8)以及限位螺釘(9)組成)。壓頭下端(11)置于預緊力調節裝置內并通過頂帽壓緊彈簧，壓頭上端(10)露在套筒外與套筒一同起到小量程傳感器過載保護作用。如圖2所示，預緊力調節裝置結構為預緊力調節裝置頂帽(8)與預緊力調節裝置套筒(7)通過細牙螺紋進行連接，彈簧(6)壓縮高度由預緊力裝置頂帽旋入預緊力裝置套筒的深度決定，深度越大則彈簧壓縮量越大、預緊力越大。預緊力裝置套筒外側刻有刻度尺，方便精確調整預緊力裝置頂帽旋入深度，當頂帽旋入深度到達指定位置，再通過限位螺釘(9)鎖死預緊力裝置頂帽，使預緊力裝置頂帽不能再旋入旋出。預緊力可由彈簧剛度及壓縮量計算得到。根據測量任務，靈活設定預緊力大小(測量力值未達預緊力時，壓力在小傳感器中剛性傳播可視為靜態測量；測量力值大于預緊力時彈簧開始壓縮)，減小測量初始階段彈簧振動對測量結果的影響，提高小量程內的測量精度。

本壓力傳感器工作原理為：壓頭上端(10)軸向受力，設力值為F，當力值F小于預緊力力值時，由于彈簧有預緊力作用，彈簧不會壓縮，力相當于剛性傳遞到小量程傳感器(1)，測量讀數以小量程傳感器(1)的輸出數據為準，此時小力值測量可視為靜態測量，測量精度高；力值F增大超過預緊力力值且小于小傳感器量程時，彈簧開始壓縮，測量讀數仍以小量程傳感器(1)的輸出數據為準；力值F繼續增大超過小傳感器量程時壓頭上端(10)與止停套筒(5)接觸，此時，小量程傳感器(1)上受到的壓力不再繼續增加而受到保護，此時測力讀數以大量程傳感器(2)為準。

本實用新型的優點是：可靈活調節預緊力的大小。由實驗可知預緊力在小量程內對測量數據影響較大，加載力大于預緊力時小量程傳感器的輸出存在輸入延遲。預緊力過小，產生延遲的測量范圍大，彈簧的振動影響測量精度，此動態性能差；預緊力過大，如果超過了小傳感器的量程，小量程傳感器長期處于過載狀態容易導致損壞。所以需要根據實際情況調節預緊力的大小。

附圖說明

圖1是帶預緊力壓力傳感器的裝配圖。其中：1小量程傳感器，2大量程傳感器，3底座，4級聯螺栓，5止停套筒，6彈簧，7預緊力裝置套筒，8預緊力裝置頂帽，9限位螺釘，10壓頭上端，11壓頭下端。

圖2是預緊力裝置的裝配圖。其中：6彈簧，7預緊力調節裝置套筒，8預緊力調節裝置頂帽，9限位螺釘。

具體實施方式

根據測量任務，首先根據彈簧剛度及預緊力力值大小計算預緊力裝置頂帽旋入深度。然后調節預緊力裝置頂帽使其旋入到預緊力裝置套筒外側指定刻度。最后鎖死限位螺釘。可以進行測量。

現舉例說明如下：

有一個火箭發動機壓力測量任務，已知火箭發動機的最大壓力為100KN。假設選用一款最大量程為100KN的壓力傳感器，該傳感器的誤差率為1‰，則該傳感器的最大測量誤差是100N，這對發動機的尾壓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大量程傳感器和1KN小量程傳感器各一個進行組合，并假設兩傳感器的最大誤差率均為1‰，為了使小量程傳感器在1KN～100KN的測量范圍內受到保護，需要合理選擇彈簧剛度K和長度L。假設預緊力使彈簧壓縮10mm，止停間隙2mm，相當于彈簧最大壓縮量為12mm時達到的彈力1KN左右(計算時用比1KN略小的值計算)，從而彈簧裝置的彈簧剛度可選為K＝80N/mm。