CN111024275A - 一种剪切式单向力压电传感器 - Google Patents

一种剪切式单向力压电传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN111024275A
CN111024275A CN201911338711.9A CN201911338711A CN111024275A CN 111024275 A CN111024275 A CN 111024275A CN 201911338711 A CN201911338711 A CN 201911338711A CN 111024275 A CN111024275 A CN 111024275A
Authority
CN
China
Prior art keywords
upper cover
base
crystal box
piezoelectric sensor
force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201911338711.9A
Other languages
English (en)
Inventor
任宗金
徐田国
张军
李洋
杜瑞锋
马露露
朱晓雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201911338711.9A priority Critical patent/CN111024275A/zh
Publication of CN111024275A publication Critical patent/CN111024275A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/10—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种剪切式单向力压电传感器，属于传感测控领域，特别涉及飞行器风洞试验中张线所受拉力的测量。本发明的剪切式单向力压电传感器包括上盖、晶盒、底座、预紧螺栓和螺母。通过预紧螺栓给晶盒提供预紧力，当外力作用时，基于压电石英的剪切效应，该传感器能够产生输出。当晶片数量相同时，该传感器的灵敏度为拉压式压电传感器的2倍。

Description

一种剪切式单向力压电传感器
技术领域
本发明属于传感测控技术领域，涉及一种应用于张线拉力测量的单向力压电传感器。
背景技术
风洞测力试验是指将一定缩尺比的飞行器模型置于风洞中，通过施加人工气流的方法，测量在特定位姿时模型所受的气动多维力。风洞试验测量结果对飞行器的外形设计、结构设计、材料选择等方面都具有重要的指导意义，因此，测量结果的准确性至关重要。提高测量结果的准确性主要包括两种途径，一是选取高性能的传感器，二是采用合适的支撑方式。
风洞试验中，飞行器模型的位姿是通过支撑系统来保证的。目前风洞试验中常用的支撑方式有尾部支撑、背部支撑、腹部支撑等多种支撑形式，而这些传统硬式支撑结构的存在会破坏模型周围的流场，进而对模型所受气动多维力的准确测量产生影响，即产生支架干扰。近年来发展的张线支撑对模型表面流场破坏较小，且在低速风洞实验中能够保持足够的刚度，故受到广泛关注。张线支撑是指在模型合适位置布置多个支撑点，通过带有传感器的张线来保证飞行器模型的位姿。考虑到张线的受力特点，即只能承受沿其轴线方向的拉力，故张线上的传感器多为单向力传感器。当外力作用在飞行器模型上时，传感器会有输出，通过与支撑方式匹配的数学模型求得模型所受的外力。因此，高性能的传感器对气动多维力最终测量结果的精度至关重要。此外，相较于传统的应变式传感器，以压电石英为敏感元件的压电传感器具有刚度高、灵敏度高、抗干扰能力强的特点，非常适用于风洞中气动多维力的测量。因此，设计一种适用于张线支撑的高性能单向力压电传感器对提高气动多维力的测量精度显得尤为重要。
发明内容
本发明解决的技术难题是设计一种适用于张线测量的高性能单向力压电传感器，该传感器根据压电晶片的剪切效应测得所感受到的力值，在灵敏度方面有显著提升。
本发明的技术方案：
一种剪切式单向力压电传感器，主要由上盖1、预紧螺栓2、晶盒4、底座5和螺母6组成；
所述的上盖1与底座5结构类似，均为“L”型结构；上盖1与底座5的一外表面都开有螺纹孔，以方便与活节螺栓3的连接；上盖1与底座5的一内表面设有凸台7，保证装配过程中与晶盒4的配合关系；螺纹孔与凸台7位于“L”型结构的同一支臂上；
所述的上盖1与底座5不同之处在于上盖1具有矩形矩形凸台9，底座5具有矩形凹槽8，矩形凸台9与凹槽8通过公差配合，以保证上盖1与底座5的位置关系，即形成内部存在安放晶盒4空间的配合结构；
所述的晶盒4内部所使用的压电石英晶片为Y0型，晶片数量与测试要求的灵敏度有关；
所述的晶盒4所需要的预紧力由预紧螺栓2与螺母6提供。
本发明的有益效果：本发明所设计的剪切式单向力压电传感器，其测量原理是压电效应中的剪切效应，与传统的拉压式单向力压电传感器相比，当使用相同数量的晶片时，其灵敏度为拉压型传感器的2倍，提高了张线所受拉力的测量精度。
附图说明
图1为剪切式单向力压电传感器整体结构示意图。
图2为剪切式单向力压电传感器的爆炸图。
图中：1上盖；2预紧螺栓；3活节螺栓；4晶盒；5底座；6螺母；7凸台；8矩形凹槽；9矩形凸台。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
上盖1与底座5通过矩形矩形凸台9和矩形凹槽8配合装配，晶盒4由二者的凸台7定位；进一步的，通过预紧螺栓2和螺母6对晶盒4施加预紧力，以提供产生摩擦力所需的正压力条件。
活节螺栓3分别于上盖1和底座5通过螺纹连接，二者轴线共线且与晶盒4的对称面在同一平面内；进一步的，张线与活节螺栓3连接，且张线的轴线与活节螺栓3的轴线共线。
晶盒4内放置的石英晶片为Y0切型，其具体数量与测量要求的灵敏度有关，应保证晶盒4具有统一规格、不同灵敏度的可替换型。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种剪切式单向力压电传感器，其特征在于，该剪切式单向力压电传感器主要由上盖(1)、预紧螺栓(2)、晶盒(4)、底座(5)和螺母(6)组成；
所述的上盖(1)与底座(5)结构类似，均为“L”型结构；上盖(1)与底座(5)的一外表面都开有螺纹孔，以方便与活节螺栓(3)的连接；上盖(1)与底座(5)的一内表面设有凸台(7)，保证装配过程中与晶盒(4)的配合关系；螺纹孔与凸台(7)位于“L”型结构的同一支臂上；
所述的上盖(1)与底座(5)不同之处在于上盖(1)具有矩形矩形凸台(9)，底座(5)具有矩形凹槽(8)，矩形凸台(9)与凹槽8通过公差配合，以保证上盖(1)与底座(5)的位置关系，即形成内部存在安放晶盒(4)空间的配合结构；
所述的晶盒(4)内部所使用的压电石英晶片为Y0型，晶片数量与测试要求的灵敏度有关。
2.根据权利要求1所述的剪切式单向力压电传感器，其特征在于，所述的晶盒(4)所需要的预紧力由预紧螺栓(2)与螺母(6)提供。
CN201911338711.9A 2019-12-23 2019-12-23 一种剪切式单向力压电传感器 Withdrawn CN111024275A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911338711.9A CN111024275A (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种剪切式单向力压电传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911338711.9A CN111024275A (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种剪切式单向力压电传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111024275A true CN111024275A (zh) 2020-04-17

Family

ID=70212674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911338711.9A Withdrawn CN111024275A (zh) 2019-12-23 2019-12-23 一种剪切式单向力压电传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111024275A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111397788A (zh) * 2020-04-30 2020-07-10 大连理工大学 一种集成式五维力测量方法
CN112067229A (zh) * 2020-09-14 2020-12-11 中国空气动力研究与发展中心 一种中心加载的大尺寸单向力压电传感器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101149301A (zh) * 2007-11-01 2008-03-26 大连理工大学 大力值压电石英多分量力传感器
CN101650243A (zh) * 2009-07-16 2010-02-17 大连理工大学 一种压电式深小孔钻削测力装置
CN102564656A (zh) * 2012-02-20 2012-07-11 大连理工大学 一种测多维力的压电石英晶组及制作方法
CN205373925U (zh) * 2015-12-09 2016-07-06 新沂市中大石英科技有限公司 单向压电石英力传感器
CN107356361A (zh) * 2017-07-03 2017-11-17 大连理工大学 一种空间六维力的测量方法
CN109282922A (zh) * 2018-11-15 2019-01-29 大连理工大学 一种基于传感器十字形不等距布置的压电钻削测力仪

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101149301A (zh) * 2007-11-01 2008-03-26 大连理工大学 大力值压电石英多分量力传感器
CN101650243A (zh) * 2009-07-16 2010-02-17 大连理工大学 一种压电式深小孔钻削测力装置
CN102564656A (zh) * 2012-02-20 2012-07-11 大连理工大学 一种测多维力的压电石英晶组及制作方法
CN205373925U (zh) * 2015-12-09 2016-07-06 新沂市中大石英科技有限公司 单向压电石英力传感器
CN107356361A (zh) * 2017-07-03 2017-11-17 大连理工大学 一种空间六维力的测量方法
CN109282922A (zh) * 2018-11-15 2019-01-29 大连理工大学 一种基于传感器十字形不等距布置的压电钻削测力仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任宗金等: "三向力作用下石英晶块应力分布及力传感研究", 《压电与声光》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111397788A (zh) * 2020-04-30 2020-07-10 大连理工大学 一种集成式五维力测量方法
CN112067229A (zh) * 2020-09-14 2020-12-11 中国空气动力研究与发展中心 一种中心加载的大尺寸单向力压电传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104048791B (zh) 一种低维间耦合的双十字梁型六维力和力矩传感器
WO2019052553A1 (zh) 一种岩土地质体钻孔变形测试装置及其测试方法
CN111024275A (zh) 一种剪切式单向力压电传感器
CA2728368C (en) Oscillating element sensor for detecting boundary layer transition1
CN106525264A (zh) 溅射薄膜温度压力复合传感器及其制作方法
CN103175636B (zh) 可分载的压电式多维力测量装置及其制作方法
CN101625238B (zh) 柔性坐标测量机测量臂的自动调整平衡方法与平衡关节
CN108254153B (zh) 光纤气动力测量天平温度补偿方法
CN103551922A (zh) 一种应变式集成化三维车削力传感器
CN107202746A (zh) 一种模型表面摩阻测量装置
CN107860504A (zh) 姿控发动机的准动态推力测量校准一体化装置
CN207163396U (zh) 钻孔截面变形多点同步测试装置
WO2021082613A1 (zh) 一种小量程三维传感器及其测试方法
Li et al. A diaphragm-type highly sensitive fiber Bragg grating force transducer with temperature compensation
CN103753395A (zh) 一种磨削力传感器及其测量方法
CN206696304U (zh) 风速风向传感器
CN203376085U (zh) 一种高精度双端固定谐振音叉式压力传感器
Zhang et al. Research on the influence of hydrostatic pressure on the sensitivity of bionic cilia MEMS vector hydrophone
CN211893693U (zh) 一种螺旋桨性能测量装置及无人机
CN109632240B (zh) 一种折叠舵展开过程中的舵面测力天平
CN203534742U (zh) 一体化抽油机井光杆轴向力及扭矩传感器
US20220381801A1 (en) Device for Measuring the Orientation of a Fluid Flow Relative to an Aerodynamic Surface, in Particular of an Aircraft, Using a Magnetic Sensor
CN115655544A (zh) 用于测量扭矩和轴向力的装置
CN104977123B (zh) 差压式脉动压力传感器校准装置
CN2274768Y (zh) 三自由度运动加速度自补偿压力传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200417