[實用新型]高精度多量程的串聯結構力傳感器組

有效

• 申請號: 201822088796.7
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN209280175U
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 邵龍潭;姜文潭;夏平心
• 申請（專利權）人: 蘇州匯才土水工程科技有限公司
• 主分類號: G01L1/04
• 分類號: G01L1/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本實用新型屬于材料力學試驗測量技術領域，提供一種高精度多量程的串聯結構力傳感器組，其由底座、上蓋、加載桿、高量程力傳感器、高線性度彈簧、傳力軸、低量程力傳感器組成。本實用新型引入小量程的力傳感器與大量程力傳感器組成串聯結構，可同時讀取小量程和大量成的力傳感器讀數，對應不同測量精度。高線性度優質彈簧既能起到預緊平衡初始力作用又能起到限位保護低量程力傳感器的作用，在增加密封結構保護的條件下，可內置于壓力室腔體用于水下測量，避免加載桿處的摩擦力影響。本實用新型結構緊湊、合理、可靠、結構穩定性好、有過載保護、密閉防水、使用方便成本低，且傳感器的量程可以根據實際需求組合，能適用于不同的材料試驗機和加力測量結構。

技術領域

本實用新型屬于材料力學試驗測量技術領域，涉及一種高精度多量程的串聯結構力傳感器組。

背景技術

力(稱重)傳感器在材料力學試驗中是必不可少的一個測量單元，單一的力傳感器在不同力量程的實驗具有不同的測量精度，一般為最大量程的0.1％。因而大量程力(稱重)傳感器對比較小的力的測量精度相對比較低。力(稱重)傳感器的測量精度主要受非線性、滯后性、重復性等指標的影響，而非線性指標誤差較大，往往是影響力傳感器綜合精度的主要參數。線性度誤差與力(稱重)傳感器的量程相關，在相同的線性度下，力(稱重)傳感器的精度就取決于量程的大小，量程越大，對應的力(稱重)誤差越大，反之精度越高。在實際測量中如果使用小量程的力(稱重)傳感器優點是測量精度很高，缺點是量程適用范圍較窄。同樣地，使用大量程力(稱重)傳感器的優點是適用范圍廣，缺點是測量精度低。

萬能材料試驗機的主要功能是在單向拉伸或者壓縮的條件下測量力和變形，是材料力學性能測試的主要工具，力的測量直接關系到試驗機的性能和精度。三軸實驗是研究土體變形的重要手段之一。在土工三軸實驗中，一臺三軸儀往往只配一個大量程的測力傳感器，當進行小荷載試驗時，小載荷輸出信號很小，信噪比低，測量誤差大，很難保證采集的數據的準確性。如果頻繁的更換不同量程的力傳感器，不僅耗時，成本高，而且加大試驗操作的困難。因此為了能測得小載荷下的高精度力測量值，而且能同時滿足測量大載荷的要求，就需要配備多量程高精度傳感器組。而且，在三軸實驗中加載桿處的摩擦力也必須消除，因此為適應不同實驗的需求，采用多量程的高精度的力傳感器組對土工試驗測試技術具有重要意義。

本實用新型是采用了串聯式復合結構組裝一個力傳感器組，這種復合結構傳感器內置于壓力室腔體，消除加載桿處摩擦，且結構緊湊、合理、可靠、結構穩定性好、有過載保護、密閉防水、使用方便成本低，而且傳感器的量程可以根據實際需求組合。

實用新型內容

本實用新型針對材料試驗和其它加載結構的大量程傳感器力的測量精度低、小量程無法測量大載荷的矛盾問題，本實用新型提供一種使用彈簧和機械結構保護的高精度多量程串聯結構的新型力傳感器組。

本實用新型的技術方案為：

為了實現多量程的測量，本實用新型提出的一種使用彈簧和機械結構保護的高精度多量程串聯結構的新型力傳感器組，由力傳感器通過串聯結構組成。現以串聯兩個力傳感器為例，詳細介紹本實用新型的詳細結構和工作原理。該傳感器組是由底座1、上蓋3、加載桿5、大量程力傳感器6、高線性度彈簧10、傳力軸11、小量程力傳感器12組成。

所述小量程力傳感器固定在底座內；所述傳力軸固定在小量程力傳感器中軸線上，并依次穿過高線性度彈簧、預緊板、加載桿；傳力軸一端將力傳遞到小量程力傳感器，同時對高線性度彈簧和加載桿運動導向；通過高線性度彈簧的剛度值和小量程力傳感器的量程計算出彈簧的壓縮量，進而確定加載桿的軸肩與密封板的距離；所述加載桿下端依次穿過密封板和上蓋，與預緊板連接；所述預緊板與高線性度彈簧緊密接觸，且接觸處有一定的預緊力，主要是平衡整個力傳感器組的重力和防止力傳感器組工作時出現松動；所述大量程力傳感器與加載桿固定連接，整個力傳感器組通過加載頭與試樣接觸。

為了固定，所述小量程力傳感器通過四個內六角螺栓固定在底座上。