[發(fā)明專利]一種多級(jí)測力測位移傳感器有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910277419.4 | 申請(qǐng)日： | 2019-04-08 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN110082011B | 公開（公告）日： | 2021-03-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張祺;張晨;梁釗濱;王杰;李慧文;郭強(qiáng);張志俊 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 太原理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01L1/22 | 分類號(hào)： | G01L1/22;G01B5/02 |
| 代理公司： | 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110 | 代理人： | 任林芳 |
| 地址： | 030024 *** | 國省代碼： | 山西;14 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 多級(jí) 測力 測位 傳感器 | ||
1.一種多級(jí)測力測位移傳感器，其特征在于，包括：
多級(jí)懸臂梁，平行等間距對(duì)稱設(shè)置，每兩個(gè)懸臂梁設(shè)置于同一水平面上，設(shè)定為同一級(jí)懸臂梁；每一級(jí)兩個(gè)懸臂梁的第一端為固定于框型機(jī)架內(nèi)側(cè)壁的固定端，懸臂梁靠近第一端的位置分別設(shè)置一應(yīng)變片，第二端為自由端，立柱設(shè)置于框型機(jī)架中心位置，且與每一級(jí)的兩個(gè)懸臂梁的自由端接觸；立柱與每一級(jí)懸臂梁兩個(gè)自由端接觸的位置分別設(shè)置一傳力螺母，以保持立柱與每一級(jí)懸臂梁的相對(duì)位置固定；框型機(jī)架底部中心設(shè)置一應(yīng)變底柱，應(yīng)變底柱側(cè)壁設(shè)置兩組垂直對(duì)稱分布的應(yīng)變片；所述應(yīng)變底柱頂部與立柱一端相對(duì)設(shè)置，立柱另一端固定設(shè)置一施加力的傳力平臺(tái)，通過對(duì)傳力平臺(tái)施加力，帶動(dòng)立柱移動(dòng)，使每一級(jí)懸臂梁產(chǎn)生形變，并使立柱與應(yīng)變底柱接觸，通過懸臂梁及應(yīng)變底柱上設(shè)置的應(yīng)變片產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，進(jìn)行壓力測量；
其中，壓力測量的步驟包括：
懸臂梁的數(shù)量設(shè)定為3個(gè)，則設(shè)置于懸臂梁上的應(yīng)變片為6個(gè)，分別編號(hào)為1-6；應(yīng)變底柱上設(shè)置的應(yīng)變片數(shù)量為2個(gè)，編號(hào)為7和8；通過讀取每一應(yīng)變片的應(yīng)變讀數(shù)，分別表示為ε1-ε8，懸臂梁上的每一應(yīng)變片的應(yīng)變值與載荷存在的關(guān)系如公式(1)所示：
其中，εd為通過設(shè)置電阻應(yīng)變儀讀取的應(yīng)變示數(shù),εm為應(yīng)變片的應(yīng)變值，b為懸臂梁截面的寬度，h為懸臂梁截面的高度，F(xiàn)為載荷，a為梁懸臂梁末端到應(yīng)變片的距離，E為懸臂梁所用材料的彈性模量；
應(yīng)變底柱上的應(yīng)變片的應(yīng)變值與載荷存在關(guān)系如公式(2)所示：
其中，A為應(yīng)變底柱的橫截面積，d為應(yīng)變底柱橫截面積的直徑；
則在三級(jí)懸臂梁中，每一級(jí)懸臂梁上的壓力分別為：
在圓柱形應(yīng)變底柱8上的壓力值為
最終可得載荷F總＝F1+F2+F3+F4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)測力測位移傳感器，其特征在于，每一應(yīng)變片通過四分之一橋接法接入電路，以進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)測力測位移傳感器，其特征在于，每一懸臂梁的第一端通過焊接或插接的方式固定于框型機(jī)架內(nèi)側(cè)壁，應(yīng)變片通過焊接或粘接的方式固定于懸臂梁及應(yīng)變底柱上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級(jí)測力測位移傳感器，其特征在于，在框型機(jī)架底座上設(shè)置一溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，與固定于懸臂梁上的應(yīng)變片組成四分之一橋路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)測力測位移傳感器，其特征在于，讀取每一級(jí)懸臂梁上的兩個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變讀數(shù)，計(jì)算每一級(jí)懸臂梁上的壓力，讀取應(yīng)變底柱上應(yīng)變片的讀數(shù)，通過公式計(jì)算應(yīng)變底柱上的壓力，將計(jì)算得到的每一級(jí)懸臂梁的壓力值與應(yīng)變底柱的壓力值相加，得到施加于傳力平臺(tái)的壓力值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多級(jí)測力測位移傳感器，其特征在于，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片接入1/4橋路，用于對(duì)每一級(jí)懸臂梁及應(yīng)變底柱應(yīng)變片示數(shù)進(jìn)行修正。
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