CN102928055B - 用于测量生长晶体重量的称重传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量生长晶体重量的称重传感器，其包括密封盒，密封盒内设有振动弦，振动弦的外圈设置磁场装置；密封盒的第一端端部外设置密封盒端盖，密封盒端盖伸入固定连接盖内；密封盒端盖的端部设置电路板下板支架，电路板下板支架上设置电路板下板；固定连接盖上设置固定连接的电路板上板支架，电路板上板支架上设置电路板上板；电路板上板位于电路板下板的上方，并通过转换器与电路板下板连接；振动弦的一端穿过密封盒的第一端后与电路板下板电连接，振动弦的另一端从密封盒的第二端穿出。本发明结构紧凑，灵敏度高，提高生长晶体重量测量的精度，安全可靠。

Description

用于测量生长晶体重量的称重传感器

技术领域

本发明涉及一种称重传感器，尤其是一种用于测量生长晶体重量的称重传感器，属于晶体重量测量的技术领域。

背景技术

“称重”是测量物体重量（质量）。对物体称重，从天平到秤，到现在的电子称和称重传感器等，方法和工具极其广泛。上世纪后半叶，随着电子工业和非电量电测技术的不断发展，称重技术进入了电子称重时代。进入新世纪，电子科技迅猛发展，精度电子天平可以分辨到微克级，而且提高了环境的适应能力。利用电磁原理的电子天平，称重精度高、稳定准确，显示直观快捷，再辅助智能化可以实现数据打印，PLC称重管理，控制电器设备实现自动化生产检测等，有效的提高了整个社会的计量水平。

称重传感器，是一种力传感器，通过把被测量（质量）转化为另外一种被测量（电量）来测量质量的力传感器。这种方法间接称重，称重精度高、准确，广泛应用于生产生活中。

称重传感器一般由敏感元件、变换元件、测量元件等几部分组成，有时加辅助电源。敏感元件：直接感受被测量（质量）并输出与被测量功能有确定关系的其他量的元件。变换元件：又称传感元件，是将敏感元件的输出转变为便于测量的信号。测量元件（测量电路）：将变换元件的输出转变为电信号，为进一步传输、处理、显示、记录或控制提供方便。辅助电源：为传感器的电信号输出提供能量。一般称重传感器均需要外接电源才能工作。

对于复杂环境下的物体称重问题，尤其是在高温、碰撞和抖动等环境中，需要精确测量出物体重量。例如，在生长晶体的高温炉内，需要密封环境，同时晶体还在不停旋转，这需要准确测出晶体重量，以此判断晶体生长速度，这对于判断晶体生长情况的称重系统，具有严格要求。密封高温旋转的晶体，很难直接测量其重量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于测量生长晶体重量的称重传感器，其结构紧凑，灵敏度高，提高生长晶体重量测量的精度，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述用于测量生长晶体重量的称重传感器，包括密封盒，所述密封盒内设有振动弦，所述振动弦的外圈设置磁场装置，振动弦沿密封盒的轴线分布；密封盒的第一端端部外设置密封盒端盖，密封盒端盖的一端与密封盒的第一端固定连接，密封盒端盖的另一端伸入固定连接盖内；密封盒端盖伸入固定连接盖的端部设置固定连接的电路板下板支架，所述电路板下板支架能跟随密封盒端盖在固定连接盖内转动；电路板下板支架上设置电路板下板；固定连接盖上设置固定连接的电路板上板支架，所述电路板上板支架上设置电路板上板；所述电路板上板位于电路板下板的上方，并通过转换器与电路板下板连接；振动弦的一端穿过密封盒的第一端后与电路板下板电连接，振动弦的另一端从密封盒的第二端穿出；振动弦在磁场装置产生的磁场中震动，电路板下板能对振动弦震动产生的震动电压信号进行放大滤波转换，并将转换后的震动电压信号传输到电路板上板内，电路板上板接收转换后的震动电压信号，并输出与震动电压信号相对应的重量信号。

所述电路板下板的中心区设置发光二极管，电路板上板的中心区设置光敏三极管；电路板下板将转换后的震动电压信号通过发光二极管与光敏三极管配合后传输到电路板上板，并由电路板上板接收输出。

所述电路板上板包括正弦波振荡电路及接收电路，电路板下板包括变压器感应供电电路及信号放大发射电路；所述正弦波振荡电路输出正弦波电压信号，所述正弦波电压信号通过转换器及变压器感应供电电路配合提供电路板下板的工作电压，信号放大发射电路将震动电压信号放大滤波转换后传输到电路板上板，并由电路板上板上的接收电路完成接收及输出重量信号。

所述转换器内包括反馈线圈及感应线圈，所述反馈线圈邻近电路板上板，感应线圈邻近电路板下板；正弦波振荡电路输出的正弦波电压信号作用于反馈线圈上，并在感应线圈上感应得到所需的电压。

所述磁场装置包括第一磁铁及第二磁铁，所述第一磁铁与第二磁铁对称分布于振动弦的外侧；第一磁铁及第二磁铁位于第一支架及第二支架之间，第二支架位于密封盒的第一端端部内，第一支架邻近密封盒的第二端端部；第一支架上设有用于钳制振动弦的第二夹子，第二支架上设有用于钳制振动弦的第一夹子。

所述密封盒内的第二端端部设有安全踏板，所述安全踏板与第一支架相连接。

所述固定连接盖设有固定连接的轴承，密封盖端盖的端部伸入轴承内。

所述正弦波振荡电路包括第二电阻，所述第二电阻的一端与第一振荡线圈的第一端相连，第二电阻的另一端与第一三极管的基极端相连，第一三极管的发射极端与第四振荡线圈的第二端相连；第二电阻的两端并联有第一电容；第一振荡线圈的第二端与第二振荡线圈的第一端、第十二极管的阳极端及第一电阻的一端相连；第十二极管的阴极端与第二三极管的集电极端相连，第二三极管的发射极端与第三振荡线圈的第一端相连；第二振荡线圈的第二端通过第三电阻与第二三极管的基极端相连，第三电阻的两端并联有第二电容；第三振荡线圈的第二端与第四振荡线圈的第一端相连；第一电阻的另一端与第三振荡线圈的第二端及第四振荡线圈的第一端相连；第三振荡线圈的第一端通过第三电容与第四振荡线圈的第二端相连；第三振荡线圈的第二端及第四振荡线圈的第一端均与补偿电感的一端相连。

所述感应线圈的第一端、第二端与整流桥对应连接；整流桥的第一输出端与第六电阻的一端及第四电容的一端相连，第六电阻的另一端形成第一电压连接端；整流桥的第二输出端与第二电压连接端、第七电阻的一端及第五电容的一端相连；第七电阻的另一端形成第三电压连接端；第一电压连接端通过第二稳压二极管接地，第二稳压二极管的两端并联有第七电容；第三电压连接端通过第一稳压二极管接地，第一稳压二极管的两端并联有第六电容；第四电容的另一端、第五电容的另一端及感应线圈的中心抽头均接地；

所述第一电压连接端与信号放大发射电路内第一运算放大器的负电源端及第二运算放大器的负电源端相连；第二电压连接端与信号放大发射电路内第一运算放大器的正电源端及第二运算放大器的正电源端相连；第一运算放大器的反相端与第十电容的一端及第九电阻的一端相连，第十电容的另一端与第十八电阻的一端及第十九电阻的另一端相连；第十九电阻的另一端与振动弦的一端相连并接地；第十八电阻的另一端通过第一可变电阻的一端相连，第一可变电阻的另一端与第二十二电阻的一端相连，第二十二电阻的另一端与振动弦及MOS管的漏极端相连，第一可变电阻的调节端与第九电阻的另一端相连，第九电阻的另一端还与第一运算放大器的输出端相连；第一运算放大器的输出端通过第十一电阻与第二运算放大器的反相端相连，且第一运算放大器的输出端通过第十电阻与第二二极管的阴极端相连，第二二极管的阳极端与第二可变电阻的一端相连，第二可变电阻的另一端相连，第二可变电阻的调节端与MOS管的栅极端相连，第二可变电阻的两端并联有第十三电容；MOS管的源极端通过第十一电容与第一运算放大器的同相端相连，第一运算放大器的同相端通过第二十一电阻接地；第二运算放大器的同相端通过第十二电阻接地，且第二运算放大器的同相端通过第十三电阻与第二运算放大器的输出端相连；第二运算放大器的输出端通过第十四电阻与第八电容的一端相连，第八电容的另一端与第六三极管的基极端相连，第六三极管的基极端通过第十五电阻接地，第六三极管的发射极端接地；第六三极管的集电极端与发光二极管的阴极端相连，发光二极管的阳极端与第十六电阻的一端相连，且发光二极管的阳极端通过第九电容接地；第十六电阻的另一端与第五二极管的阴极端相连，第五二极管的阳极端与第三电压连接端相连。

所述接收电路包括光敏三极管，所述光敏三极管的集电极端与第一三极管的集电极端及第二三极管的集电极端相连；光敏三极管的发射极端通过第四电阻与补偿电感的另一端相连，且光敏三极管的发射极端还与第五电阻的一端相连，第五电阻的另一端驱动转换芯片的第三端相连，第五电阻的另一端还与第六电阻的一端相连，第六电阻的另一端与驱动转换芯片的第四端、第七端相连、第九端、第十一端及第十四端相连；驱动转换芯片的第一端与光敏三极管的集电极端相连，驱动转换芯片的第二端与驱动转换芯片的第五端相连；驱动转换芯片的第六端与驱动转换芯片的第十端、第十二端及第十五端相连驱动转换芯片的第十二端通过第七电阻与第四三极管的基极端相连，第四三极管的基极端通过第八电阻与补偿电感的另一端、驱动转换芯片的第八端及第四三极管的发射极端相连。

本发明的优点：密封盒内设置磁场装置，振动弦能在磁场装置中振动；密封盒端盖带动电路板下板在固定连接盖内转动，振动弦振动产生的电压信号被电路板下板进行放大滤波后驱动发光二极管发光闪烁，电路板上板通过光敏三极管接收发光二极管的闪烁信号，经过分析处理后能够得到重量信号；电路板上板的正弦波振荡电路与转换器中的反馈线圈及感应线圈配合，提供电路板下板的工作电压，结构紧凑，能有效解决旋转和振动高温物体的称重要求，实现电路板下板与电路板上板之间的无导线；连接，有效解决了物体称重微弱电压信号的处理，提高生长晶体重量测量的精度，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为本发明的结构框图。

图4为本发明正弦波振荡电路及接收电路配合的电路原理图。

图5为本发明变压器感应供电电路的电路原理图。

图6为本发明信号放大发射电路的电路原理图。

附图标记说明：1-振动弦、2-第一夹子、3-第二夹子、4-第一磁铁、5-第二磁铁、6-安全踏板、7-中心框界、8-密封盒、9-电路板下板、10-电路板上板、11-转换器、12-发光二极管、13-光敏三极管、14-第一支架、15-第二支架、16-密封盒端盖、17-固定连接盖、18-轴承、19-电路板下板支架、20-电路板上板支架、21-反馈线圈、22-第一振荡线圈、23-第二振荡线圈、24-第三振荡线圈、25-第四振荡线圈、26-感应线圈及27-整流桥。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示：为了能够在高温、碰撞、抖动等环境中，尤其是在生长晶体的高温炉内，对生长晶体的重量进行测量，本发明包括密封盒8，所述密封盒8内设有振动弦1，所述振动弦1的外圈设置磁场装置，振动弦1沿密封盒8的轴线分布；密封盒8的第一端端部外设置密封盒端盖16，密封盒端盖16的一端与密封盒8的第一端固定连接，密封盒端盖16的另一端伸入固定连接盖17内；密封盒端盖16伸入固定连接盖17的端部设置固定连接的电路板下板支架19，所述电路板下板支架19能跟随密封盒端盖16在固定连接盖17内转动；电路板下板支架19上设置电路板下板9；固定连接盖17上设置固定连接的电路板上板支架20，所述电路板上板支架20上设置电路板上板10；所述电路板上板10位于电路板下板9的上方，并通过转换器11与电路板下板9连接；振动弦1的一端穿过密封盒8的第一端后与电路板下板9电连接，振动弦1的另一端从密封盒8的第二端穿出；振动弦1在磁场装置产生的磁场中震动，电路板下板9能对振动弦1震动产生的震动电压信号进行放大滤波转换，并将转换后的震动电压信号传输到电路板上板10内，电路板上板10接收转换后的震动电压信号，并输出与震动电压信号相对应的重量信号。

具体地，本发明实施例中，所述磁场装置包括第一磁铁4及第二磁铁5，所述第一磁铁4与第二磁铁5对称分布于振动弦1的外侧；第一磁铁4及第二磁铁5位于第一支架14及第二支架15之间，第二支架15位于密封盒8的第一端端部内，第一支架14邻近密封盒8的第二端端部；第一支架14上设有用于钳制振动弦1的第二夹子3，第二支架15上设有用于钳制振动弦1的第一夹子2。振动弦1通过第一 夹子2及第二夹子3安装于密封盒8内，振动弦1的轴线与密封盒8的轴线位于同一直线上。密封盒8内的第二端端部设置安全踏板6，所述安全踏板6与第一支架14在中心框界7处相连接接触，振动弦1穿过安全踏板6后穿出以便于生长晶体相连，第一磁铁4及第二磁铁5通过第一支架14及第二支架15安装于密封盒8内。

密封盒端盖16与密封盒8及第二支架15均连接固定，固定连接盖17内设有轴承18，所述轴承18与固定连接盖17固定连接，通过固定连接盖17能够与生长晶体的高温炉相连接固定。密封盒端盖16的端部伸入轴承18内，并通过轴承18在固定连接盖17内转动，从而带动电路板下板9转动。振动弦1与生长晶体对应连接后，不同重量的晶体在旋转过程中，振动弦1的振动频率会有所不同，但是振动弦1的振动频率与晶体的重量存在一一对应的关系。通过密封盒端盖16及密封盒8配合，能够实现振动弦1及电路板下板9跟随生长晶体的转动，实现在密封环境下，对生长晶体旋转时的重量测量。电路板下板9上设置发光二极管12，所述发光二极管12位于电路板下板9的中心区，电路板上板10的中心区设置光敏三极管13，发光二极管12与光敏三极管13的位置相对应。振动弦1振动产生的电压信号经过电路板下板9处理后，能够驱动发光二极管12以相应的频率闪烁，同时光敏三极管13能够将发光二极管12闪烁的频率进行接收，并通过电路板上板10处理后输出与晶体重量相对应一致的重量信号，从而完成高温旋转下信号的传输过程。发光二极管12位于电路板下板9的中心区，当电路板下板9跟随电路板下板支架19及密封盒端盖16转动时，发光二极管12能够与电路板下板9保持相对静止。

电路板上板10的工作电压可以由外部提供，为了能够对旋转的电路板下板9提供工作电源，本发明实施例中，所述转换器11内包括反馈线圈21及感应线圈26，所述反馈线圈21邻近电路板上板10，感应线圈26邻近电路板下板9；正弦波振荡电路输出的正弦波电压信号作用于反馈线圈21上，并在感应线圈26上感应得到所需的电压。

所述电路板上板10包括正弦波振荡电路及接收电路，电路板下板9包括变压器感应供电电路及信号放大发射电路；所述正弦波振荡电路输出正弦波电压信号，所述正弦波电压信号通过转换器11及变压器感应供电电路配合提供电路板下板9的工作电压，信号放大发射电路将震动电压信号放大滤波转换后传输到电路板上板10，并由电路板上板10上的接收电路完成接收及输出重量信号。

如图3所示：为本发明称重传感器的电路框图，其中E1为振动弦1的弦振动电路，E2为电压信号放大转换电路，E3为信号发射电路、E4为接收电路。其中，弦振动电路E1为振动弦1的端部悬挂一定重量的晶体，并在磁场装置作用下产生一定的电压信号，电压信号放大转换电路E2为将振动弦1振动产生的电压信号进行信号放大转换，信号发射电路E3为将转换后的信号驱动发光二极管12以一定频率闪烁，以实现将振动弦1振动的电压信号输出。信号发射电路E3通过发光二极管12输出的频率信号，通过接收电路E4内的光敏三极管13进行接收处理，已完成电压信号的处理输出。

如图4所示：为电路板上板10的正弦波振荡电路及接收电路配合的电路原理图，其中，E5为正弦波振荡电路，E4为接收电路。所述正弦波振荡电路包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端与第一振荡线圈22的第一端相连，第二电阻R2的另一端与第一三极管VT1的基极端相连，第一三极管VT1的发射极端与第四振荡线圈25的第二端相连；第二电阻R2的两端并联有第一电容C1；第一振荡线圈22的第二端与第二振荡线圈23的第一端、第十二极管VD10的阳极端及第一电阻R1的一端相连；第十二极管VD10的阴极端与第二三极管VT2的集电极端相连，第二三极管VT2的发射极端与第三振荡线圈24的第一端相连；第二振荡线圈23的第二端通过第三电阻R3与第二三极管VT2的基极端相连，第三电阻R3的两端并联有第二电容C2；第三振荡线圈24的第二端与第四振荡线圈25的第一端相连；第一电阻R1的另一端与第三振荡线圈24的第二端及第四振荡线圈25的第一端相连；第三振荡线圈24的第一端通过第三电容C3与第四振荡线圈25的第二端相连；第三振荡线圈24的第二端及第四振荡线圈25的第一端均与补偿电感Ap的一端相连。

本发明实施例中，第一振荡线圈22、第二振荡线圈23、第三振荡线圈24及第四振荡线圈25与第一电容C1、第二电容C2及第三电容C3构成LC正弦波振荡电路，所述正弦波振荡电路产生正弦波电压信号，所述正弦波电压信号通过第一振荡线圈22、第二振荡线圈23、第三振荡线圈24及第四振荡线圈25与反馈线圈21之间的相互感应，能够在反馈线圈21上得到一个所需的交变磁场。设置第一振荡线圈22、第二振荡线圈23、第三振荡线圈24、第四振荡线圈25、第一电容C1、第二电容C2及第三电容C3的参数，使得上述LC正反馈放大电路满足所需幅值和相位条件后，能够持续振荡产生频率恒定、幅值稳定的正弦波。本发明实施例中，产生的正弦波电压信号的波峰值Vpp约为10V，频率为20KHz；在具体实施时，可以根据需要设置LC正弦波振荡电路的参数，以得到相应的波峰值和频率。

所述接收电路包括光敏三极管13，所述光敏三极管13的集电极端与第一三极管VT1的集电极端及第二三极管VT2的集电极端相连；光敏三极管13的发射极端通过第四电阻R4与补偿电感Ap的另一端相连，且光敏三极管13的发射极端还与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端驱动转换芯片U1的第三端相连，第五电阻R5的另一端还与第六电阻R6的一端相连，第六电阻R6的另一端与驱动转换芯片U1的第四端、第七端相连、第九端、第十一端及第十四端相连；驱动转换芯片U1的第一端与光敏三极管13的集电极端相连，驱动转换芯片U1的第二端与驱动转换芯片U1的第五端相连；驱动转换芯片U1的第六端与驱动转换芯片U1的第十端、第十二端及第十五端相连驱动转换芯片U1的第十二端通过第七电阻R7与第四三极管VT4的基极端相连，第四三极管VT4的基极端通过第八电阻R8与补偿电感Ap的另一端、驱动转换芯片U1的第八端及第四三极管VT4的发射极端相连。

所述驱动转换芯片U1采用CD5040BE型号的芯片，所述光敏三极管13即为图中的三极管VT3。所述光敏三极管13向驱动转换芯片U1输入信号的频率与发光二极管12的输出频率相关，由上述可知，发光二极管12发光闪烁的频率与晶体重量存在对应关系，驱动转换芯片U1根据光敏三极管13的输入，通过第四三极管VT4输出与重量信息对应的数字量，送到后端电路处理，以能显示出测量的重量信息。

如图5和图6所示：所述感应线圈26的第一端、第二端与整流桥27对应连接；整流桥27的第一输出端与第六电阻R6的一端及第四电容C4的一端相连，第六电阻R6的另一端形成第一电压连接端；整流桥27的第二输出端与第二电压连接端、第七电阻R7的一端及第五电容C5的一端相连；第七电阻R7的另一端形成第三电压连接端；第一电压连接端通过第二稳压二极管VD4接地，第二稳压二极管VD4的两端并联有第七电容C7；第三电压连接端通过第一稳压二极管VD3接地，第一稳压二极管VD3的两端并联有第六电容C6；第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端及感应线圈26的中心抽头均接地；

本发明实施例中，整流桥27包括第六二极管VD6、第七二极管VD7、第八二极管VD8及第九二极管VD9，所述第六二极管VD6的阴极端与第七二极管VD7的阳极端相连，第七二极管VD7的阴极端与第八二极管VD8的阴极端相连，第八二极管VD8的阳极端与第九二极管VD9的阴极端相连，第九二极管VD9的阳极端与第六二极管VD6的阳极端相连。第六二极管VD6、第七二极管VD7、第八二极管VD8及第九二极管VD9经过上述连接构成整流桥27后，感应线圈26的第一端与第六二极管VD6的阴极端及第七二极管VD7的阳极端相连，感应线圈26的第二端与第九二极管VD9的阴极端及第八二极管VD8的阳极端相连。本发明实施例中，感应线圈26及反馈线圈21均位于转换器11内，正弦波振荡电路产生的正弦波信号作用于反馈线圈21上，反馈线圈21产生交流的磁场，由于感应线圈26在交变磁场作用下能够产生相应的感应电压。所述图5中的电路即为变压器感应供电电路，通过所述变压器感应供电电路能方便为电路板下板9提供工作所需的电压，实现了对电路板下板9无线供电，提高了电路板下板9转动工作的可靠性。本发明实施例中，第一电压连接端的电压为-7V，第二电压连接端的电压为+15V，第三电压连接端的电压为+7V，提供信号放大发射电路的工作电压。

所述第一电压连接端与信号放大发射电路内第一运算放大器A1的负电源端及第二运算放大器A2的负电源端相连；第二电压连接端与信号放大发射电路内第一运算放大器A1的正电源端及第二运算放大器A2的正电源端相连；第一运算放大器A1的反相端与第十电容C10的一端及第九电阻R9的一端相连，第十电容C10的另一端与第十八电阻R18的一端及第十九电阻R19的另一端相连；第十九电阻R19的另一端与振动弦1的一端相连并接地；第十八电阻R18的另一端通过第一可变电阻R17的一端相连，第一可变电阻R17的另一端与第二十二电阻R22的一端相连，第二十二电阻R22的另一端与振动弦1及MOS管VT5的漏极端相连，第一可变电阻R17的调节端与第九电阻R9的另一端相连，第九电阻R9的另一端还与第一运算放大器A1的输出端相连；第一运算放大器A1的输出端通过第十一电阻R11与第二运算放大器A2的反相端相连，且第一运算放大器A1的输出端通过第十电阻R10与第二二极管VD2的阴极端相连，第二二极管VD2的阳极端与第二可变电阻R20的一端相连，第二可变电阻R20的另一端相连，第二可变电阻R20的调节端与MOS管VT5的栅极端相连，第二可变电阻R20的两端并联有第十三电容C13；MOS管VT5的源极端通过第十一电容C11与第一运算放大器A1的同相端相连，第一运算放大器A1的同相端通过第二十一电阻R21接地；第二运算放大器A2的同相端通过第十二电阻R12接地，且第二运算放大器A2的同相端通过第十三电阻R13与第二运算放大器A2的输出端相连；第二运算放大器A2的输出端通过第十四电阻R14与第八电容C8的一端相连，第八电容C8的另一端与第六三极管VT6的基极端相连，第六三极管VT6的基极端通过第十五电阻R15接地，第六三极管VT6的发射极端接地；第六三极管VT6的集电极端与发光二极管12的阴极端相连，发光二极管12的阳极端与第十六电阻R16的一端相连，且发光二极管12的阳极端通过第九电容C9接地；第十六电阻R16的另一端与第五二极管VD5的阴极端相连，第五二极管VD5的阳极端与第三电压连接端相连。

本发明实施例中，发光二极管12即为图中的二极管VD1。振荡弦1通过MOS管VT5及相关电路接入，通过第一运算放大器A1、第二运算放大器A2进行两级放大，再通过第六三极管VT6驱动发光二极管12进行发光，从而使得发光二极管12的发光闪烁频率与振动弦1的振动频率具有一一对应关系，即能够表现悬挂在振动弦1上生长晶体的重量。

如图1~图6所示：使用时，将本发明的称重传感器通过固定连接盖17安装于生长晶体的高温炉内，并与高温炉连接固定。密封盒8垂直放置于高温炉内，振动弦1穿出密封盒8后与高温炉内的生长晶体连接，晶体生长时的转动能够带动密封盒8相对固定连接盖17转动。工作时，电路板上板10上的正弦波振荡电路产生持续稳定的正弦波信号，所述正弦波信号通过转换器11内的反馈线圈21与感应线圈26配合，提供电路板下板9工作所需的电压。当晶体生长后，晶体的重量产生变化，晶体的重量不同时，振动弦1在磁场装置中产生振动，振动弦1振动产生的电压信号经过电路板下板9上的电压信号放大转换电路进行放大滤波后，驱动发光二极管12以一定频率闪烁。发光二极管12闪烁的光线能够被光敏三极管13接收，光敏三极管13接收后通过驱动转换芯片U1接收转换后输出相应的数字量，以便后续的电路处理后显示输出所测量的重量信号；整个过程不断持续的进行，直至整个称重测量过程的结束。

本发明密封盒8内设置磁场装置，振动弦1能在磁场装置中振动；密封盒端盖16带动电路板下板9在固定连接盖17内转动，振动弦1振动产生的电压信号被电路板下板9进行放大滤波后驱动发光二极管12发光闪烁，电路板上板10通过光敏三极管13接收发光二极管12的闪烁信号，经过分析处理后能够得到重量信号；电路板上板10的正弦波振荡电路与转换器11中的反馈线圈21及感应线圈26配合，提供电路板下板9的工作电压，结构紧凑，能有效解决旋转和振动高温物体的称重要求，实现电路板下板9与电路板上板10之间的无导线；连接，有效解决了物体称重微弱电压信号的处理，提高生长晶体重量测量的精度，安全可靠。

Claims (10)

1.一种用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：包括密封盒（8），所述密封盒（8）内设有振动弦（1），所述振动弦（1）的外圈设置磁场装置，振动弦（1）沿密封盒（8）的轴线分布；密封盒（8）的第一端端部外设置密封盒端盖（16），密封盒端盖（16）的一端与密封盒（8）的第一端固定连接，密封盒端盖（16）的另一端伸入固定连接盖（17）内；密封盒端盖（16）伸入固定连接盖（17）的端部设置固定连接的电路板下板支架（19），所述电路板下板支架（19）能跟随密封盒端盖（16）在固定连接盖（17）内转动；电路板下板支架（19）上设置电路板下板（9）；固定连接盖（17）上设置固定连接的电路板上板支架（20），所述电路板上板支架（20）上设置电路板上板（10）；所述电路板上板（10）位于电路板下板（9）的上方，并通过转换器（11）与电路板下板（9）连接；振动弦（1）的一端穿过密封盒（8）的第一端后与电路板下板（9）电连接，振动弦（1）的另一端从密封盒（8）的第二端穿出；振动弦（1）在磁场装置产生的磁场中震动，电路板下板（9）能对振动弦（1）震动产生的震动电压信号进行放大滤波转换，并将转换后的震动电压信号传输到电路板上板（10）内，电路板上板（10）接收转换后的震动电压信号，并输出与震动电压信号相对应的重量信号。

2.根据权利要求1所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述电路板下板（9）的中心区设置发光二极管（12），电路板上板（10）的中心区设置光敏三极管（13）；电路板下板（9）将转换后的震动电压信号通过发光二极管（2）与光敏三极管（3）配合后传输到电路板上板（10），并由电路板上板（10）接收输出。

3.根据权利要求1所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述电路板上板（10）包括正弦波振荡电路及接收电路，电路板下板（9）包括变压器感应供电电路及信号放大发射电路；所述正弦波振荡电路输出正弦波电压信号，所述正弦波电压信号通过转换器（11）及变压器感应供电电路配合提供电路板下板（9）的工作电压，信号放大发射电路将震动电压信号放大滤波转换后传输到电路板上板（10），并由电路板上板（10）上的接收电路完成接收及输出重量信号。

4.根据权利要求3所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述转换器（11）内包括反馈线圈（21）及感应线圈（26），所述反馈线圈（21）邻近电路板上板（10），感应线圈（26）邻近电路板下板（9）；正弦波振荡电路输出的正弦波电压信号作用于反馈线圈（21）上，并在感应线圈（26）上感应得到所需的电压。

5.根据权利要求1所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述磁场装置包括第一磁铁（4）及第二磁铁（5），所述第一磁铁（4）与第二磁铁（5）对称分布于振动弦（1）的外侧；第一磁铁（4）及第二磁铁（5）位于第一支架（14）及第二支架（15）之间，第二支架（15）位于密封盒（8）的第一端端部内，第一支架（14）邻近密封盒（8）的第二端端部；第一支架（14）上设有用于钳制振动弦（1）的第二夹子（3），第二支架（15）上设有用于钳制振动弦（1）的第一夹子（2）。

6.根据权利要求5所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述密封盒（8）内的第二端端部设有安全踏板（6），所述安全踏板（6）与第一支架（14）相连接。

7.根据权利要求1所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述固定连接盖（17）设有固定连接的轴承（18），密封盖端盖（16）的端部伸入轴承（18）内。

8.根据权利要求4所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述正弦波振荡电路包括第二电阻（R2），所述第二电阻（R2）的一端与第一振荡线圈（22）的第一端相连，第二电阻（R2）的另一端与第一三极管（VT1）的基极端相连，第一三极管（VT1）的发射极端与第四振荡线圈（25）的第二端相连；第二电阻（R2）的两端并联有第一电容（C1）；第一振荡线圈（22）的第二端与第二振荡线圈（23）的第一端、第十二极管（VD10）的阳极端及第一电阻（R1）的一端相连；第十二极管（VD10）的阴极端与第二三极管（VT2）的集电极端相连，第二三极管（VT2）的发射极端与第三振荡线圈（24）的第一端相连；第二振荡线圈（23）的第二端通过第三电阻（R3）与第二三极管（VT2）的基极端相连，第三电阻（R3）的两端并联有第二电容（C2）；第三振荡线圈（24）的第二端与第四振荡线圈（25）的第一端相连；第一电阻（R1）的另一端与第三振荡线圈（24）的第二端及第四振荡线圈（25）的第一端相连；第三振荡线圈（24）的第一端通过第三电容（C3）与第四振荡线圈（25）的第二端相连；第三振荡线圈（24）的第二端及第四振荡线圈（25）的第一端均与补偿电感（Ap）的一端相连。

9.根据权利要求4所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述感应线圈（26）的第一端、第二端与整流桥（27）对应连接；整流桥（27）的第一输出端与第六电阻（R6）的一端及第四电容（C4）的一端相连，第六电阻（R6）的另一端形成第一电压连接端；整流桥（27）的第二输出端与第二电压连接端、第七电阻（R7）的一端及第五电容（C5）的一端相连；第七电阻（R7）的另一端形成第三电压连接端；第一电压连接端通过第二稳压二极管（VD4）接地，第二稳压二极管（VD4）的两端并联有第七电容（C7）；第三电压连接端通过第一稳压二极管（VD3）接地，第一稳压二极管（VD3）的两端并联有第六电容（C6）；第四电容（C4）的另一端、第五电容（C5）的另一端及感应线圈（26）的中心抽头均接地；

所述第一电压连接端与信号放大发射电路内第一运算放大器（A1）的负电源端及第二运算放大器（A2）的负电源端相连；第二电压连接端与信号放大发射电路内第一运算放大器（A1）的正电源端及第二运算放大器（A2）的正电源端相连；第一运算放大器（A1）的反相端与第十电容（C10）的一端及第九电阻（R9）的一端相连，第十电容（C10）的另一端与第十八电阻（R18）的一端及第十九电阻（R19）的另一端相连；第十九电阻（R19）的另一端与振动弦（1）的一端相连并接地；第十八电阻（R18）的另一端通过第一可变电阻（R17）的一端相连，第一可变电阻（R17）的另一端与第二十二电阻（R22）的一端相连，第二十二电阻（R22）的另一端与振动弦（1）及MOS管（VT5）的漏极端相连，第一可变电阻（R17）的调节端与第九电阻（R9）的另一端相连，第九电阻（R9）的另一端还与第一运算放大器（A1）的输出端相连；第一运算放大器（A1）的输出端通过第十一电阻（R11）与第二运算放大器（A2）的反相端相连，且第一运算放大器（A1）的输出端通过第十电阻（R10）与第二二极管（VD2）的阴极端相连，第二二极管（VD2）的阳极端与第二可变电阻（R20）的一端相连，第二可变电阻（R20）的另一端相连，第二可变电阻（R20）的调节端与MOS管（VT5）的栅极端相连，第二可变电阻（R20）的两端并联有第十三电容（C13）；MOS管（VT5）的源极端通过第十一电容（C11）与第一运算放大器（A1）的同相端相连，第一运算放大器（A1）的同相端通过第二十一电阻（R21）接地；第二运算放大器（A2）的同相端通过第十二电阻（R12）接地，且第二运算放大器（A2）的同相端通过第十三电阻（R13）与第二运算放大器（A2）的输出端相连；第二运算放大器（A2）的输出端通过第十四电阻（R14）与第八电容（C8）的一端相连，第八电容（C8）的另一端与第六三极管（VT6）的基极端相连，第六三极管（VT6）的基极端通过第十五电阻（R15）接地，第六三极管（VT6）的发射极端接地；第六三极管（VT6）的集电极端与发光二极管（12）的阴极端相连，发光二极管（12）的阳极端与第十六电阻（R16）的一端相连，且发光二极管（12）的阳极端通过第九电容（C9）接地；第十六电阻（R16）的另一端与第五二极管（VD5）的阴极端相连，第五二极管（VD5）的阳极端与第三电压连接端相连。

10.根据权利要求8所述的用于测量生长晶体重量的称重传感器，其特征是：所述接收电路包括光敏三极管（13），所述光敏三极管（13）的集电极端与第一三极管（VT1）的集电极端及第二三极管（VT2）的集电极端相连；光敏三极管（13）的发射极端通过第四电阻（R4）与补偿电感（Ap）的另一端相连，且光敏三极管（13）的发射极端还与第五电阻（R5）的一端相连，第五电阻（R5）的另一端驱动转换芯片（U1）的第三端相连，第五电阻（R5）的另一端还与第六电阻（R6）的一端相连，第六电阻（R6）的另一端与驱动转换芯片（U1）的第四端、第七端相连、第九端、第十一端及第十四端相连；驱动转换芯片（U1）的第一端与光敏三极管（13）的集电极端相连，驱动转换芯片（U1）的第二端与驱动转换芯片（U1）的第五端相连；驱动转换芯片（U1）的第六端与驱动转换芯片（U1）的第十端、第十二端及第十五端相连驱动转换芯片（U1）的第十二端通过第七电阻（R7）与第四三极管（VT4）的基极端相连，第四三极管（VT4）的基极端通过第八电阻（R8）与补偿电感（Ap）的另一端、驱动转换芯片（U1）的第八端及第四三极管（VT4）的发射极端相连。