CN105928647A - 测力传感器 - Google Patents

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王伟
林鸿志
埃默里·吉恩·克里斯多夫
毕留刚
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Mettler Toledo Changzhou Measurement Technology Ltd
Mettler Toledo International Trading Shanghai Co Ltd
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Mettler Toledo Changzhou Measurement Technology Ltd
Mettler Toledo International Trading Shanghai Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/04—Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation

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Abstract

本发明提供一种测力传感器，其包括弹性体，所述弹性体设有收容空间；印刷电路板，所述印刷电路板设于弹性体上；应变片，所述应变片置于收容空间内；密封盖，所述密封盖置于收容空间的开口处以用于将应变片与外界隔离，所述密封盖包括位于收容空间外侧的固定部以及延伸入收容空间的延伸部。本发明的测力传感器计量准确、受温度影响小。

Description

测力传感器
技术领域
本发明涉及一种测力传感器，尤其是一种带有应变片的测力传感器。
背景技术
随着传感器电路的性能及功能提升，传感器的电子元器件不可避免发热量加大。对于数字式传感器，通常将印刷电路板板集成到传感器内部。随着传感器性能的提高，印刷电路板功率不断加大，导致弹性体上有较大的温度梯度；另外由于弹性体温度与外界温度差异较大，当弹性体周围存在空气流动时，传感器输出会受到空气流动而发生波动，严重影响传感器计量性能。
目前现有的技术，由于没有考虑如何优化温度影响，当弹性体的温度与外界温度不一样时，会导致应变片的温度零点波动，进而影响传感器的计量性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种计量准确、受温度影响小的测力传感器。
根据本发明的一个方面，提供一种测力传感器，其包括：弹性体，所述弹性体设有收容空间；印刷电路板，所述印刷电路板设于弹性体上；应变片，所述应变片置于收容空间内；密封盖，所述密封盖置于收容空间的开口处以用于将应变片与外界隔离，所述密封盖包括位于收容空间外侧的固定部以及延伸入收容空间的延伸部。
优选地，所述弹性体包括本体部以及与本体部相连的框体，框体置于本体部的内部且通过连接部与本体部连接，所述收容空间形成于框体内。
优选地，所述连接部位于框体的两侧，连接部的中心轴位于水平方向上。
优选地，所述框体包括侧壁以及自侧壁向收容空间延伸的边缘，所述密封盖固定于边缘上。
优选地，所述密封盖和弹性体均为不锈钢。
优选地，所述固定部的厚度小于1mm，所述延伸部的厚度大于2mm。
根据本发明的一个方面，提供一种测力传感器，其包括弹性体，所述弹性体设有收容空间；印刷电路板，所述印刷电路板设于弹性体上；应变片，所述应变片置于收容空间内；密封盖，所述密封盖置于收容空间的开口处以用于将应变片与外界隔离；隔热装置，所述隔热装置用于减小外界与收容空间的热交流。
优选地，所述隔热装置为固定在密封盖上、且位于收容空间内的吸热块。
优选地，所述吸热块为铝或者铜。
优选地，所述隔热装置为固定在密封盖上表面的绝热材料或者反射材料。
本发明提供的测力传感器通过在密封盖上设置延伸部或者设置隔热装置，来减小外界对对应变片的热影响，增加传感器的计量性能。
附图说明
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：
图1为第一实施例中的测力传感器的平面图。
图2为图1中的测力传感器的另一角度的部分剖视图。
图3为第二实施例中的测力传感器的剖视图。
图4为图3中的测力传感器的另一角度的平面图。
图5为第三实施例中的测力传感器的剖视图。
图6为图5中的测力传感器的另一角度的平面图。
图7为第四实施例中的测力传感器的平面图。
图8为图7中的测力传感器的另一角度的部分剖视图。
具体实施方式
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。
参见图1至图2所示，本发明为一种测力传感器，弹性体2、固定于弹性体2上的电缆接头3、设于弹性体2的印刷电路板1。弹性体2设有收容空间21，弹性体2在收容空间21处固定有应变片5。收容空间21设有两个开口，在开口处固定盖板4。
盖板4包括延伸部41以及自延伸部41向两侧延伸的固定部42。固定部42的上表面与延伸部41的上表面在同一平面上。盖板4通过固定部42固定到弹性体2上。本实施方式中，盖板4可以通过焊接的方式固定到弹性体2上。为了使它们较好地焊接到一起，盖板4与弹性体2为同样的材料。在优选的实施方式中，盖板4和弹性体2均为不锈钢。
收容空间21的周边为一框体23，框体23与弹性体2的本体部27通过连接部22相连。框体23与本体部23之间设有间隙24。框体23包括侧壁231以及自侧壁231向收容空间21延伸的边缘232。盖板4的固定部42固定在边缘232上。在优选的实施方式中，盖板4的厚度a大于3mm，固定部42的厚度b小于1mm。
在弹性体2上设有凹槽25，印刷电路板1设于凹槽25内。凹槽25与收容空间21通过连接孔26相连。线缆置于连接孔内将印刷电路板1和应变片5信号连接。
印刷电路板1工作时，工作温度会高于传感器所处环境温度T0。由于印刷电路板1被封闭在弹性体2内部，印刷电路板1热量会不断传导至弹性体2上，弹性体2的温度T1也会高于环境温度T0。当环境中存在空气流动时，由于密封盖板4对流换热面积A很大，存在较为明显的热对流，交换热量：
Q＝h*A*(T1-T0)
其中Q为热量，h为表面对流传热系数。
设置盖板4，使盖板4可以向收容空间4内延伸以增加盖板4的厚度，进而增加盖板4的比热容，同时可以再不增加弹性体2厚度的情况下、充分利用弹性体2的空间。通过增加盖板4的厚度，可以减小各个应变片受到的外界热量的影响，进而使传感器零点输出稳定，增加传感器的计量性能。
图3及图4为本发明的第二实施例。本实施例的传感器为剪切梁式传感器。与上一实施例不同的是，盖板4的下部通过组装式固定有吸热块6。吸热块6可采用比热容较大的材料，比如铝或者铜。为了提高导热效果，吸热块和盖板4中间也可涂覆导热胶。弹性体2上产生的热量可通过导热胶快速的传递到吸热块6上。
图5及图6为本发明的第三实施例。本实施例的传感器为拉式传感器。
图7及图8为本发明的第四实施例，本实施例的传感器通过在盖板4上方涂覆一层绝热材料或反射材料，譬如聚四氟乙烯图层，可有效降低传输至盖板4上的热量，减小温度对传感器输出的影响。
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种测力传感器，其特征在于，其包括：
弹性体(2)，所述弹性体(2)设有收容空间(21)；
印刷电路板(1)，所述印刷电路板(1)设于弹性体(2)上；
应变片(5)，所述应变片(5)置于收容空间(21)内；
密封盖(4)，所述密封盖(4)置于收容空间(21)的开口处以用于将应变片(5)与外界隔离，所述密封盖(4)包括位于收容空间(21)外侧的固定部(42)以及延伸入收容空间(21)的延伸部(41)。
2.如权利要求1所述的测力传感器，其特征在于，所述弹性体(2)包括本体部(27)以及与本体部(27)相连的框体(23)，框体(23)置于本体部(27)的内部且通过连接部(22)与本体部(27)连接，所述收容空间(21)形成于框体(23)内。
3.如权利要求2所述的测力传感器，其特征在于，所述连接部(27)位于框体(23)的两侧，连接部(27)的中心轴位于水平方向上。
4.如权利要求2所述的测力传感器，其特征在于，所述框体(23)包括侧壁(231)以及自侧壁(231)向收容空间(2)延伸的边缘(232)，所述密封盖(4)固定于边缘(232)上。
5.如权利要求2所述的测力传感器，其特征在于，所述密封盖(4)和弹性体(2)均为不锈钢。
6.如权利要求1所述的测力传感器，其特征在于，所述固定部(42)的厚度小于1mm，所述延伸部(41)的厚度大于2mm。
7.一种测力传感器，其特征在于，其包括：
弹性体(2)，所述弹性体(2)设有收容空间(21)；
印刷电路板(1)，所述印刷电路板(1)设于弹性体(2)上；
应变片(5)，所述应变片(5)置于收容空间(21)内；
密封盖(4)，所述密封盖(4)置于收容空间(21)的开口处以用于将应变片(5)与外界隔离；
隔热装置，所述隔热装置用于减小外界与收容空间(21)的热交流。
8.如权利要求7所述的测力传感器，其特征在于，所述隔热装置为固定在密封盖(4)上、且位于收容空间(21)内的吸热块(6)。
9.如权利要求8所述的测力传感器，其特征在于，所述吸热块(6)为铝或者铜。
10.如权利要求7所述的测力传感器，其特征在于，所述隔热装置为固定在密封盖(4)上表面的绝热材料或者反射材料。
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