CN104280163A - 一种压电传感器预紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明一种压电传感器预紧装置属于传感器及其测控装置领域，特别涉及压电石英传感器在三维力测量领域中的应用。预紧装置由受力块、上三向压电传感器、下三向压电传感器、螺柱、螺母、上压块、下压块和多个T型槽螺母组成。预紧装置通过两个传感器的使用，消除了预紧力变化所引入的干扰隔绝了弹性预紧件与受力块的直接接触，从而排除了预紧件在受力变形时预紧力变化对输出的影响，提高了其区域测量的一致性和准确性。该装置可以进行三向力的测量，组合使用还可以扩大可靠的测量区域。预紧装置结构简单、易于调整、使用灵活方便，本发明用途广泛。

Description

一种压电传感器预紧装置
技术领域
本发明属于传感器及其测控装置领域，特别涉及压电石英传感器在三维力测量领域中的应用。
背景技术
目前，国内外对压电石英传感器施加预紧的方法主要有重力预紧和弹性预紧。其中，重力预紧需要重物提供重力而且预紧力方向单一，不仅所能提供的重力的大小受到限制，在某些应用场合需要滑轮、杠杆等机构改变力的方向，使得测力结构变得复杂而且难以实现；传统的弹性预紧方法主要通过预紧螺栓、弹性环等结构对传感器施加上所需的预紧力，但在测量的过程中，随着外力的施加，弹性结构由于结构变形从而改变了预紧力，从而引入干扰，严重的情况会导致信号失真。所以传统的弹性预紧方法虽然使用广泛，但仍然限制了压电测力结构的精度以及准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，发明一种采用压电传感器的预紧装置，在该装置中隔绝了弹性预紧件与受力块的直接接触，排除了预紧件在受力变形时预紧力变化对输出的影响。是基于弹性预紧方法而又区别于传统弹性预紧结构，提高了其区域测量的一致性和准确性。该装置工作可靠，易于安装，使用方便，结构紧凑，能克服传统弹性预紧弊端的预紧装置。
本发明采用的技术方案是一种压电传感器预紧装置，其特征是，预紧装置由受力块、上三向压电传感器、下三向压电传感器、螺柱、螺母、上压块、下压块和多个T型槽螺母组成；预紧装置中的受力块1四个侧面分别加工有T型槽f，每个T型槽f中嵌入多个T型槽螺母7，用于安装测力所需的其余结构；受力块1还具有中心通孔e；上、下三向压电传感器2、8都具有中心孔，上三向压电传感器2安装在受力块1的上端面a上，下三向压电传感器8安装在受力块1下端面b上，上压块5安装在上三向压电传感器2的上面，下压块6安装在下三向压电传感器8的下面；螺柱3从上压块5中心孔c穿入，
并通过上三向压电传感器2的中心孔，穿过受力块1的中心通孔e和下三向压电传感器8的中心孔，旋入下压块6的下压块螺纹孔d中，用螺母4拧紧在螺柱3上端伸出的部分的螺纹上，从而对两个三向力传感器施加预紧力。
本发明的有益效果是预紧装置结构简单、易于调整、使用方便。通过两个传感器的使用，消除了预紧力变化所引入的干扰隔绝了弹性预紧件与受力块1的直接接触，从而排除了预紧件在受力变形时预紧力变化对输出的影响，提高了其区域测量的一致性和准确性。也可以进行单独调试，该装置可以进行三向力的测量，组合使用还可以可靠的扩大测量区域。
附图说明
图1为预紧装置的主剖视图。
图2为预紧装置三维结构示意图。
图中：1-受力块，2-上三向压电传感器，3-螺柱，4-螺母，5-上压块，6-下压块，7-T型槽螺母，8-下三向压电传感器，a-上端面，b-下端面，c-上压块螺纹孔，d-下压块螺纹孔，e-中心通孔，f-T型槽，g-上安装孔，h-下安装孔。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施。
在现有的对压电石英传感器施加预紧的方法中，由于预紧件总是具有一定刚度的弹性体，且与传感器刚性并联，所以必然产生分载作用，即被测外力不能百分百地传到传感器上，影响测量的准确性。本实施例采用如图1、2所示结构，上、下三向压电传感器2、8都具有中心孔。安装时，先将螺柱3下部分旋入下压块6的下压块螺纹孔d内，然后安装下三向力传感器8，使螺柱3从下三向力传感器8的中心孔穿过，保证下三向力传感器8中心孔与螺柱3没有接触，并调整好方向、固定。然后将多个T型槽螺母7分别均匀的嵌入受力块1的4个侧面上T型槽f内。再将受力块1安装在下三向力传感器8之上，同样保证螺柱3从受力块1中心通孔穿过，且没有接触，调整好方向、固定。安装上三向力传感器2，保证上三向力传感器2中心孔与螺柱3没有接触，并调整好方向，保证与下三向力传感器8的方向一致。然后安装上压块5，保证与螺柱3没有接触，调整好方向并用夹具将整个装置夹紧，不让装置中的各个零件发生相对转动。最后将螺母4旋在螺柱3上，并拧紧施加上预紧力，预紧力的大小应根据所需的受力大小等测量条件来确定。预紧装置安装完成后要确保两个三向力传感器的灵敏度方向与设定方向要一致，螺柱3与受力块1、两个三向压电传感器2，8的中心孔没有接触。上述如果有一个相互接触且发生力的作用，此装置在不同受力位置作用下的输出的一致性会受到影响。
使用时，通过上压块5和下压块6的安装孔g、h将预紧装置先安装在机架上，从而使得装置在安装并调试好后，可以直接拿来使用。
该预紧装置的结构隔绝了弹性预紧件与受力块1的直接接触，从而排除了预紧件在受力变形时预紧力变化对输出的影响，提高了其区域测量的一致性和准确性。该装置可以进行三向力的测量，组合使用还可以扩大可靠的测量区域。

Claims (1)

1.一种压电传感器预紧装置，其特征是，预紧装置由受力块、上三向压电传感器、下三向压电传感器、螺柱、螺母、上压块、下压块和多个T型槽螺母组成；预紧装置中的受力块(1)的四个侧面上分别加工有T型槽(f)，每个T型槽(f)中嵌入多个T型槽螺母(7)，用于安装测力所需的其它结构；受力块(1)还具有中心通孔(e)；上、下三向压电传感器(2、8)都具有中心孔，上三向压电传感器(2)安装在受力块(1)的上端面(a)上，下三向压电传感器(8)安装在受力块(1)下端面(b)上，上压块(5)安装在上三向压电传感器(2)的上面，下压块(6)安装在下三向压电传感器(8)的下面；螺柱(3)从上压块(5)中心孔(c)穿入，并通过上三向压电传感器(2)的中心孔，穿过受力块(1)的中心通孔(e)和下三向压电传感器(8)的中心孔，旋入下压块(6)的下压块螺纹孔(d)中，用螺母(4)拧紧在螺柱(3)上端伸出部分的螺纹上，从而对两个三向力传感器施加预紧力。
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