CN101275874B - 高精度微型传感器的力引导装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度微型传感器的力引导装置。此高精度微型传感器的力引导装置至少有一个壳体，在这个壳体内部有一组部件，这组部件相对于壳体有微小的位移，当壳体与受电弓的弓头相连，则这组部件中的某一个必定与受电弓的支架相连。用于电气化铁路受电弓、接触网的接触压力等参数检测的力引导装置是一种具有双层壳体的结构。其中一个壳体与受电弓的滑板(或称为弓头)相连，另一个与受电弓的支架相连，将本发明阐述的传感器安放在两个壳体之间的适当位置，就可以检测出受电弓滑板传递下来的力，完成弓网接触压力等参数的检测。

Description

高精度微型传感器的力引导装置

本申请是申请人为“中南大学”、项目名称为“高精度微型传感器和力引导装置”，申请号为“200410046654.4”，申请日为：“2004年08月12日”的申请的分案申请。

(一)技术领域

本发明涉及一种力引导装置，特别是涉及一种高精度微型传感器的力引导装置。

在高精度传感器的家族中，轮辐式传感器以精度高，抗干扰能力强等特征而备受人们的青睐。这种类型的弹性体结构型式，具有对受力点位移影响小和由变形引起的体积变化极微的特点，其工作状态十分稳定。同时，还有极好的自然线性度。作为称重式传感器，从70年代末开始被各国普遍用于中等量程(500kg～50t)的测量中；同时作为扭矩式传感器，也有广泛的应用。

弓网接触压力的检测是国际上一种先进的弓网检测方法，通过检测弓网之间的接触压力，可以发现许多用其它方法不能发现的弓网故障隐患。

(二)背景技术

在目前的轮辐式传感器产品中，其径向尺寸都在70mm以上。降低尺寸，就会出现敏感元件(例如应变计)难以敷贴，无法进行加压固化等工艺困难。然而在某些特殊的场合，例如，本文书所涉及的受电弓和接触网的接触压力等参数的检测项目中，就需要高精度的微型力传感器。轮辐式传感器的微型化，首先解决了检测系统对传感器体积要求的难题。

弓网接触压力检测的难点是不能随意在受电弓上附加重量，否则就会影响弓网的动态特性，降低受电弓的性能。如何设计一种体积小，重量轻的传感器和与其配套的力引导装置是准确地进行弓网接触压力检测的关键。

(三)发明内容

本发明的任务之一在于：突破轮辐式传感器直径不小于70mm的界限，使这种传感器既可以做得很小，同时又能保持了轮辐式传感器的高精度特性。这使轮辐式传感器跨入了微小体积，高精度传感器的行列。目前，本专利的发明者经过反复试验，可以使传感器的径向尺寸不超过30mm，高度不超过10mm。经过优化，还可以做得更小。

轮辐式传感器主要由以下几部分组成：轮沿，轮辐和承力轴。这三项组成了轮辐式传感器的弹性体。在轮辐的侧面上可以附贴敏感元件。

除了以上的元器件外，本发明对传感器的密封采用以下工艺：用膜片和将传感器内部密封，使其免受潮湿和电磁干扰的侵害。

敏感元器件的敷贴：本专利文书所指的敏感元器件是：应变计、半导体敏感元件等可以用来感受变形的器件。应变计通常需要粘贴在弹性体上；半导体敏感器件可以做成应变计的形式粘贴在弹性体上，也可以用扩散硅等工艺形式固化在弹性体上。无论用何种方法，只要是将敏感元器件与弹性体联结成一个整体，都被称为敷贴。通常，应变计采用粘贴的方法，扩散硅采用特殊的工艺模式等。

本发明的任务之二是：提供几种力引导装置，安装传感器后就可以完成电气化铁路的受电弓和接触网之间的接触压力的检测。这些力引导装置的基本特征是，能够很好地消除侧向力的影响，使传感器处于一个理想的单向受力环境之中。传感器可以采用多种形式的能够测量力的传感器，但由于本发明提供的传感器具有体积小、质量小、精度高的特点，推荐使用本发明提供的轮辐式传感器。

一种高精度微型传感器的力引导装置，至少有一个壳体，在这个壳体内部有一组部件，这组部件相对于壳体有微小的位移，当壳体与受电弓的弓头相连，则这组部件中的某一个必定与受电弓的支架相连。

受电弓的滑板与支架原先的连接部分在处切开，用金属片焊接，滑板上的螺钉将力引导装置的外壳与滑板紧固在一起，内壳与支架固定连接，内壳与外壳之间用两个连杆和连接，所述的高精度微型传感器放在连杆上并与滑板上的螺帽滑动接触。

受电弓的滑板与支架原先的连接部分切开，滑板上的螺钉将力引导装置的外壳与滑板紧固在一起；内壳左端通过空心螺杆与支架固定连接；内壳右端用螺钉与外壳连接；内壳右端与外壳形成一个整体，二者一起运动；内壳左端与内壳右端用连杆和连接；所述的高精度微型传感器放在连杆上并与滑板上的螺帽滑动接触。

内壳是受电弓的原有部件，将它和处开成腰圆孔；外壳通过螺钉以及弹簧和连杆与受电弓的支架相连；所述的高精度微型传感器安放在内壳与外壳之间。

该高精度微型传感器的力引导装置结构简单、制造方便、性能可靠。

(五)附图说明：

图1是轮辐式传感器结构示意图；

图2是轮辐式传感器的加压固化示意图；

图3是力引导装置案例1示意图；

图4是力引导装置案例2示意图；

图5是力引导装置案例3示意图。

(四)具体实施方式：

如果采用应变计作为敏感元件，可以采用图2的方法加压固化。在图2中，薄膜1b放在应变计与橡胶2b之间，硬板3b靠插件4b的挤压与橡胶片紧紧靠在一起，起到加压的作用。插件4b不一定为圆形，任何可以起到挤压作用的硬质物体均可。也可以不采用插件4b，而采用任何可以将硬板3b与橡胶垫2b紧贴在一起的办法解决。

对不同的受电弓，应采用不同的力引导装置。下面分别对几种力引导装置的实施案例进行介绍。

1.力引导装置的实施案例之一如图3所示。首先，把受电弓的滑板与支架原先的连接部分在4c处切开，并用金属片将其焊接。用滑板上的螺钉将力引导装置的外壳6c与滑板5c紧固在一起。内壳3c与支架固定连接。内壳与外壳之间用上连杆7c和下连杆1c连接。力传感器2c放在下连杆1c上并与滑板上的螺帽滑动接触。当受电弓滑板承受到向下的力时，支架就会产生一个向上的力与其平衡。安放在连杆上力传感器就会测出这个力的大小。本装置的特征是内外壳相互嵌套，水平侧向力被有效地排除。

2.力引导装置的实施案例之二如图4所示。首先，把受电弓的滑板与支架在原先的连接部分切开。用滑板上的螺钉将力引导装置的外壳2d与滑板1d紧固在一起。内壳左端8d通过空心螺杆7d与支架固定连接。内壳右端11d用螺钉与外壳连接。内壳右端与外壳形成一个整体，二者一起运动。内壳左端与内壳右端用上连杆4d和下连杆10d连接。力传感器9d放在下连杆10d上并与滑板上的螺帽滑动接触。当受电弓滑板承受到向下的力时，支架就会产生一个向上的力与其平衡。安放在连杆上力传感器就会测出这个力的大小。本装置的特征是内外壳相互嵌套，水平侧向力被有效地排除。与实施例之一相比，本案例具有拆卸方便的特点。

3.力引导装置的实施案例之三如图5所示。在本案例中，内壳6e是受电弓的原有部件，将它在2e和4e处开成腰圆孔。这样，外壳3e和内壳6e就会有微小的相对运动。外壳通过螺钉2e和4e以及弹簧7e和连杆8e与受电弓的支架相连。当受电弓的滑板受到向下的力时，支架就会通过弹簧7e产生向上的力与之平衡。安放在内壳与外壳之间的力传感器5e就会检测出这个力的大小。本装置的特征是内外壳相互嵌套，能有效地排除水平侧向力。

Claims (2)

1.一种用于受电弓接触压力检测传感器的力引导装置，其特征在于：包括内壳和外壳，内壳和外壳相互嵌套，以消除水平侧向力；把受电弓的滑板与支架原先的连接部分切开，并用金属片将支架焊接，用滑板上的螺钉将力引导装置的外壳(6c)与滑板(5c)紧固在一起，所述的内壳(3c)与支架固定连接，所述的内壳(3c)与外壳(6c)之间用上连杆(7c)和下连杆(1c)连接，传感器(2c)放在所述的下连杆(1c)上并与所述的滑板(5c)上的螺帽滑动接触，当受电弓滑板承受到向下的力时，支架产生一个向上的力与其平衡，安放在所述的下连杆(1c)上的传感器(2c)会测出这个力的大小。

2.一种用于受电弓接触压力检测传感器的力引导装置，其特征在于：包括内壳和外壳，内壳和外壳相互嵌套，以消除水平侧向力；把受电弓的滑板与支架原先的连接部分切开，用滑板上的螺钉将力引导装置的外壳(2d)与滑板(1d)紧固在一起，内壳左端(8d)通过空心螺杆(7d)与支架固定连接；内壳右端(11d)用螺钉与所述的外壳(2d)连接，内壳右端与外壳形成一个整体，二者一起运动；所述的内壳左端(8d)与所述的内壳右端(11d)用上连杆(4d)和下连杆(10d)连接；传感器(9d)放在所述的下连杆(10d)上并与所述的滑板(1d)上的螺帽滑动接触，当受电弓滑板承受到向下的力时，支架就会产生一个向上的力与其平衡，安放在下连杆(10d)上的传感器(9d)就会测出这个力的大小。

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