[發(fā)明專利]用于測(cè)量力的測(cè)量傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780074234.2
• 申請(qǐng)日: 2017-10-05
• 公開（公告）號(hào): CN110036268B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克勞迪奧·卡瓦洛尼;K·普夫魯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 基斯特勒控股公司
• 主分類號(hào): G01L5/167
• 分類號(hào): G01L5/167;G01L1/16;H01L41/053
• 代理公司: 隆天知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;謝強(qiáng)

1.一種用于測(cè)量力(F)的測(cè)量傳感器(1)；該測(cè)量傳感器具有諧振元件(20)，所述諧振元件可以被激勵(lì)到至少一個(gè)諧振頻率；并且該測(cè)量傳感器具有至少一個(gè)力施加元件，在所述力施加元件上施加力(F)，并且所述力施加元件將力(F)傳遞到所述諧振元件(20)；其中，所述力施加元件(30，30′)是中空體，其具有頂表面(31，31′)、側(cè)表面(32，32′)和空腔(33，33′)，頂表面(31，31′)和側(cè)表面(32，32′)彼此機(jī)械地連接并且包圍所述空腔(33，33′)；所述諧振元件(20)布置在所述空腔(33，33′)中；所述諧振元件(20)與所述側(cè)表面(32，32′)機(jī)械地連接；力(F)施加在所述頂表面(31，31′)上，所述頂表面將力(F)傳遞到所述側(cè)表面(32，32′)中；所述側(cè)表面(32，32′)具有至少一個(gè)留空區(qū)域，所述留空區(qū)域延伸到空腔(33，33′)并阻止力(F)在所述側(cè)表面(32，32′)中的傳遞；并且所述側(cè)表面(32，32′)具有至少一個(gè)未留空區(qū)域，僅所述未留空區(qū)域(35，35′)傳遞力(F)；所述力施加元件(30，30′)在背向所述頂表面(31，31′)的端部上具有基表面(36，36′)；頂表面(31，31′)和基表面(36，36′)通過所述側(cè)表面(32，32′)彼此機(jī)械地連接，

其特征在于，所述諧振元件(20)與所述基表面(36，36′)機(jī)械連接；所述基表面(36，36′)將力(F)傳遞到所述諧振元件(20)中；力(F)在所述諧振元件(20)中引起橫向應(yīng)變(Q)，該橫向應(yīng)變(Q)在所述諧振元件(20)中沿著橫向方向發(fā)生，該橫向方向與力方向形成一非零的角度，所述橫向應(yīng)變(Q)的大小與力(F)的大小成比例；并且所述橫向應(yīng)變(Q)產(chǎn)生被激勵(lì)到所述諧振頻率(f)的諧振元件(20)的頻率變化(Δf)，該頻率變化是力(F)的函數(shù)；

所述力施加元件(30，30′)具有一縱軸(AA′)，該縱軸(AA′)從所述頂表面(31，31′)延伸到所述基表面(36，36′)；頂表面(31，31′)和基表面(36，36′)彼此平行地位于橫向平面(BC)中；該縱軸(AA′)垂直于該橫向平面(BC)；并且所述基表面(36，36′)相對(duì)于該縱軸(AA′)的最大距離(B2)大于所述頂表面(31，31′)相對(duì)于該縱軸(AA′)的最大距離(B1)；以及

所述力施加元件(30，30′)是中空球區(qū)段形的或中空截圓錐形的或中空截棱錐形的；并且施加在所述頂表面(31，31′)上的力(F)在所述諧振元件(20)中引起增大的橫向應(yīng)變(Q)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量傳感器(1)，其特征在于，所述側(cè)表面(32，32′)的未留空區(qū)域(35，35′)與所述基表面(36，36′)形成至少一個(gè)力導(dǎo)入角范圍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量傳感器(1)，其特征在于，所述諧振元件(20)是圓柱形的并具有兩個(gè)端面；所述諧振元件(20)具有一縱軸(AA′)，該縱軸(AA′)垂直于所述端面；所述諧振元件(20)具有至少一個(gè)諧振接觸區(qū)域，所述諧振接觸區(qū)域(K2，K2′)布置在所述諧振元件(20)的與所述縱軸(AA′)徑向間隔開的邊緣區(qū)域中；并且力(F)施加在所述諧振元件(20)上，在所述諧振接觸區(qū)域(K2，K2′)中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量傳感器(1)，其特征在于，所述諧振元件(20)具有振蕩區(qū)域，該振蕩區(qū)域接近所述縱軸(AA′)地設(shè)置在所述諧振元件(20)的中心區(qū)域中；并且所述諧振元件(20)在所述空腔(33，33′)中作為厚度振子或者作為長(zhǎng)度或應(yīng)變振子或者作為彎曲振子或者作為面剪切振子或者作為厚度剪切振子而振蕩。

5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的測(cè)量傳感器(1)，其特征在于，所述測(cè)量傳感器(1)具有至少一個(gè)壓電式傳感元件；所述壓電式傳感元件(10，10′)與所述基表面(36，36′)機(jī)械地連接；并且力(F)在所述壓電式傳感元件(10，10′)的元件表面上產(chǎn)生電極化電荷，所產(chǎn)生的電極化電荷的數(shù)量與力(F)的大小成比例。