[發明專利]一種大力值數字式力傳感器

在審

• 申請號: 201710062378.8
• 申請日: 2017-02-03
• 公開（公告）號: CN106595917A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 李萬升;孫勇;姜來軍;王安義
• 申請（專利權）人: 山東省計量科學研究院
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 支文彬

技術領域

本發明涉及一種大力值數字式力傳感器。

背景技術

目前，傳統的柱式傳感器，應變計粘貼在柱式結構彈性體外壁上，由于其自身測量結構原理的缺陷使的傳感器靈敏度輸出與軸向應變不成正比例關系，由此帶來傳感器的非線性誤差。制作過程中需要用半導體應變片來補償這種非線性，同時還需制作支撐膜片，使傳感器兩端做出球面，將面接觸改為點接觸，只有這樣才能滿足技術指標要求。這對于500t以上大力值傳感器而言，除生產工藝的復雜性外，上述結構容易失穩，不適用大力值的承載力測量。同時，傳統的大量程模擬柱式傳感器信號傳輸距離短，僅有幾十米。

發明內容

本發明為了克服以上技術的不足，提供了一種可以遠距離高精度測量的大力值數字式力傳感器。

本發明克服其技術問題所采用的技術方案是：

一種大力值數字式力傳感器，包括：呈筒體結構且上下端開口的護套、豎直位于護套中的彈性體、密封焊接于護套下端開口處的底座板Ⅰ、分別固定于護套兩側的接線盒Ⅰ及接線盒Ⅱ、設置于接線盒Ⅰ中的電池盒以及設置于接線盒Ⅱ中的設有惠斯通電橋的電路板，所述彈性體頂端位于護套上端開口的外側且其成球頭結構，彈性體的下端通過螺紋緊固件與底座板Ⅰ相連，所述彈性體與護套的上端開口處通過密封裝置密封連接，位于護套內的彈性體上沿軸向設置有長孔，應變計以及半導體補償片）設置于長孔中，位于護套內的彈性體上安裝有溫感電阻器，所述，應變計、半導體補償片、溫感電阻器以及電池盒均連接于電路板，所述接線盒Ⅰ外端開口處固定有蓋板Ⅰ，所述接線盒Ⅱ的外端開口處固定有蓋板Ⅱ。

上述密封裝置包括圓環形的膜片和膜環，所述他彈性體插裝于膜環的內孔且相互密封焊接固定，所述膜環插裝于膜片的內孔中且相互密封焊接固定，所述膜環的外圈插裝于護套的上端開口處，且相互密封焊接固定。

為了起到過載保護作用，還包括設置于彈性體與底座板Ⅰ之間的底座板Ⅱ，所述底座板Ⅱ的下端面與底座板Ⅰ的上端面相接觸，所述底座板Ⅱ的上端面與彈性體的下端面相接觸，所述底座板Ⅱ的抗壓強度小于底座板Ⅰ的抗壓強度。

為了提高密封性，上述接線盒Ⅰ與護套、接線盒Ⅱ與護套的連接部位、接線盒Ⅰ與蓋板Ⅰ的連接部位以及接線盒Ⅱ與蓋板Ⅱ的連接部位分別設置有密封膠層。

為了提高密封性，上述長孔內設置有涂膠層，所述涂膠層將應變計以及半導體補償片密封于長孔內。

為了實現信號的無線傳輸，還包括固定于護套外側的無線發射模塊，所述無線發射模塊連接于電路板。

為了提高密封性，上述底座板Ⅱ與彈性體及護套內壁之間設置有涂膠層。

上述彈性體采用如下步驟制成：

a)彈性體經車床車削成型后，進入氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉及水按照1:2:0.3:5的比例配成的堿性溶液中浸泡20-30分鐘；

b)將經堿性溶液浸泡后的彈性體放入濃度為70%-85%的硫酸溶液中浸泡5-8分鐘；

c)利用噴砂機對彈性體的外表面進行噴砂，彈性體的外表面形成若干15-20μm的凹陷槽；

d)將40CrNiMoA材料粉末與硅膠的混合液填充至凹陷槽中；

e)將彈性體外表面電鍍形成材料為40CrNiMoA的金屬層；

f) 將彈性體加熱至1200℃，并保溫2-3分鐘；

g)將加熱后的彈性體冷卻至自然溫度。

本發明的有益效果是：利用長孔的應力集中改變傳統柱式彈性體的應力分布，使其軸向及橫向的變形一致，從而達到改善非線性誤差的目的，應變計測量的形變值通過電路板上的惠斯通電橋，最終實現500t以上大力值的力的測量。由于電池盒封閉設置于接線盒Ⅰ中，電路板封閉設置于接線盒Ⅱ中他彈性體下端與底座板Ⅰ密封焊接，其上端開口處通過密封裝置與彈性體密封連接，從而整個大力值數字式力傳感器的密封性能良好，有效提高了防水防腐蝕的效果。溫感電阻器通過進行高低溫循環和程序控制，檢測并確定出應變計需要進行零點和溫度零點補償的具體數值，從而實現了應變計的溫度性能的高精度控制。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖中，1.護套 2.彈性體 3.長孔 4.應變計 5.半導體補償片 6.接線盒Ⅰ 7.蓋板Ⅰ 8.電池盒 9.接線盒Ⅱ 10.蓋板Ⅱ 11.電路板 12.溫感電阻器 13.膜片 14.膜環 15.底座板Ⅰ 16.底座板Ⅱ 17.涂膠層。

具體實施方式

下面結合附圖1對本發明做進一步說明。