CN111965007B - 测试压头及传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试压头，包括压头本体、用于将压头本体连接于传感器上的连接套以及用于固定连接套和压头本体的连接键，所述压头本体包括用于传递测试压力的传力部和穿入连接套的连接柱，所述连接套的端部开设有用于放置连接键的键槽，压头本体的连接柱穿过连接套，连接柱的端面与位于键槽内的连接键固定连接。本发明将压头本体的连接柱穿过连接套，并利用连接键将压头本体和连接套相连接，再将测试压头装入传感器的连接孔内可解决现有技术中当传感器测试过程中处于非水平位置测试钢球无法准确传递测试力的问题，传力准确且可满足任意位置的传感器检测需求。

Description

测试压头及传感器
技术领域
本发明涉及检测工具，尤其涉及一种测试压头。
背景技术
一般传感器在正常工作前，均需要进行测试或标定，同时检测其例如线性度、滞后误差和蠕变等性能，测试时经常采用钢球进行力的传导，做法是将传感器水平置于力测试机中，将钢球放在传感器的上表面上，通过钢球将力加载或减载到传感器，可测量平行于重力方向的力作用于传感器上时传感器的性能。但实际应用时，传感器可能需要测量非重力方向的力，例如测量水平方向的力时，因为必须将传感器与力的方向垂直放置，故传感器不能再水平放置，而是需要竖直放置。如仍然采用钢球进行检测的话，钢球此时受自身重力作用会向下掉落从而脱离传感器；如此钢球则无法再将力加载或减载传递至传感器，传感器也就不能正常工作。为了解决非重力方向传感器无法正常工作的问题，现有的解决方案是将传统压头设计为一体式结构或者固连为整体结构后通过螺纹拧入传感器，如此在测试或工作过程中螺纹会参与传力，如此则会影响传感器的性能，增大传感器的误差，从而影响传感器的精度。
因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种测试压头，该测试压头传力准确且可满足任意位置的传感器检测需求或工作需求。
技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种测试压头，包括压头本体、用于将压头本体连接于传感器上的连接套以及用于固定连接套和压头本体的连接键，所述压头本体包括用于传递测试压力的传力部和穿入连接套的连接柱，所述连接套的端部开设有用于放置连接键的键槽，压头本体的连接柱穿过连接套，连接柱的端面与位于键槽内的连接键固定连接。
其中，所述连接套为具有外螺纹的螺纹套，该螺纹套的外螺纹与传感器相适配。
优选的，所述压头本体的传力部具有施力体相接触的第一传力面和与传感器相接触的第二传力面。
再者，所述第一传力面和第二传力面均为球面。
优选的，所述压头本体的传力部为一球体，所述第一传力面和第二传力面的球面半径相同。
进一步，所述第一传力面和第二传力面的球面半径不同。
再者，所述压头本体的传力部还具有用于连接第一传力面和第二传力面的圆柱面。
进一步，所述压头本体的传力部与连接柱的连接处到连接套端面的距离L小于连接键的厚度。
优选的，所述压头本体的连接柱与连接套之间为间隙配合。
本发明一种采用测试压头进行检测的传感器，所述传感器具有与连接套相适配的连接孔。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：本发明将压头本体的连接柱穿过连接套，并利用连接键将压头本体和连接套相连接，再将测试压头装入传感器的连接孔内可解决现有技术中当传感器工作过程中处于非水平位置测试钢球无法传递测试力的问题，传力准确且可满足任意位置的传感器工作需求；此外本发明的测试压头拆装便捷，适用范围广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖面示意图；
图3为本发明中装入测试压头的传感器的结构示意图；
图4为本发明中装入测试压头的传感器的剖面示意图；
图5为本发明中平行试验第1组的试验结果示意图；
图6为本发明中平行试验第2组的试验结果示意图；
图7为本发明中平行试验第3组的试验结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1、图2、图3和图4所示，本发明一种测试压头，包括压头本体1、连接套2和连接键3，压头本体1包括传力部101和连接柱102。
传感器4具有与连接套2相适配的连接孔401，连接孔401具有内螺纹，连接套2为具有外螺纹的螺纹套，该螺纹套的外螺纹与传感器4的连接孔401的内螺纹相适配，连接套2可拧入传感器4的连接孔401内。连接套2上还开设有便于压头本体1的连接柱102穿过的光孔202，压头本体1的连接柱102与连接套2光孔之间为间隙配合；连接套2的端部开设有用于放置连接键3的键槽201。本发明的压头本体1的连接柱102与连接套2光孔之间为间隙配合，本发明利用间隙配合的微弱活动空间，避免压头本体和连接套固连形成一体，便于传感器检测标定过程中传感器误差的减小，有效提高传感器精度。
压头本体1的连接柱102穿过连接套2的光孔202，连接柱102的端面与位于键槽内的连接键3通过螺钉5固定连接，且压头本体1的传力部101与连接柱102的连接处到连接套2端面的距离L小于连接键3的厚度。本发明中如果距离L大于连接键3的厚度，连接键3在某些位置时可能从键槽201中脱出，从而造成压头本体1的空转，而使测试压头整体无法从传感器4中拧出。
本发明中压头本体1的传力部101为一球体，传力部101具有施力体相接触的第一传力面103和与传感器4相接触的第二传力面104，即第一传力面103和第二传力面104均为球面，且球面半径相同。本申请的球面设计使得球心始终指向一处，满足传感器转动角度对传感器影响很小的要求。
本发明的测试压头在测试时，首先将测试压头的连接套2拧入传感器4的连接孔401内，然后将装配有测试压头的传感器放到用于测力的位置，使得传感器的另一端固定，压头本体的第一传力面103接受测试的力，第二传力面104将测试力传递给传感器。测力的位置可以是竖直方向，即当装配有测试压头的传感器竖直放置测试水平力时，测试压头不会因为重力作用脱离传感器，因此可满足任何位置的测试要求。
设计3组平行试验，第1组为装有传统压头的高强度合金钢传感器，其中传统压头的传力面为非球面，压头本体与连接套两者固连为一体，高强度合金钢传感器为高强度合金钢轮辐式传感器；第2组为装有实施例1的高强度合金钢传感器，高强度合金钢传感器为高强度合金钢轮辐式传感器；第3组为装有传统压头的铝合金传感器，其中传统压头的传力面为非球面，压头本体与连接套两者固连为一体，铝合金传感器为铝合金轮辐式传感器。
第1组试验得到的载荷和误差之间的关系如附图5所示，横轴为载荷，纵轴为误差，第1组试验得到的传感器线性为0.0987％FS，重复性为0.0050％FS，迟滞为-0.0590％FS；从图5可以看出大部分误差线都落到允许误差范围标准线之外，图5中阶梯线为允许误差范围的标准线，最大误差达到接近0.1％，第1组传感器误差很大。
参照JJG 144-2007《标准测力仪检定规程》试验第2组得到的载荷和误差之间的关系如附图6所示，横轴为载荷，纵轴为误差，第2组试验得到的传感器线性为0.0123％FS，重复性为0.004％FS，迟滞为0.0080％FS；从图6可看到第2组的误差线均落在允许误差范围标准线之间，图6中阶梯线为允许误差范围的标准线，最大误差为0.012％，满足国家标准要求。
参照JJG 391-2009《力传感器检定规程》试验第3组得到的载荷和误差之间的关系如附图7所示，横轴为载荷，纵轴为误差，第3组试验得到的传感器线性为0.0303％FS，重复性为0.004％FS，迟滞为-0.0223％FS；从图7可看到第3组的误差线有部分落在允许误差范围标准线之外，如载荷1000v-1500v段，图7中阶梯线为允许误差范围的标准线，最大误差达到0.03％。高强度合金钢传感器因为材料的热处理相比铝合金传感器要求严苛，对热处理控制和设备要求更高，所以通常情况下，铝合金传感器的精度会大大好于高强度合金钢传感器；但第3组的误差大于第2组的误差，因此验证了本发明的测试压头可大大提高传感器的精度。
实施例2
实施例2的结构与实施例1的结构相同，区别之处在于：实施例2中压头本体1的传力部101为异型球体，传力部101具有施力体相接触的第一传力面103和与传感器4相接触的第二传力面104，即第一传力面103和第二传力面104均为球面，且球面半径不同。
实施例3
实施例3的结构与实施例1的结构相同，区别之处在于：实施例3中传力部101具有施力体相接触的第一传力面103、与传感器4相接触的第二传力面104和用于连接第一传力面和第二传力面的圆柱面105，第一传力面103和第二传力面104均为球面，且球面半径相同。
实施例4
实施例4的结构与实施例1的结构相同，区别之处在于：实施例4中传力部101具有施力体相接触的第一传力面103、与传感器4相接触的第二传力面104和用于连接第一传力面和第二传力面的圆锥面，第一传力面103和第二传力面104均为球面，且球面半径不同。
本发明将压头本体的连接柱穿过连接套，并利用连接键将压头本体和连接套相连接，再将测试压头装入传感器的连接孔内可解决现有技术中当传感器测试过程中处于非水平位置测试钢球无法准确传递测试力的问题，甚至可能根本无法传递力等问题，传力准确且可满足任意位置的传感器检测；此外本发明的测试压头组装便捷，适用范围广。

Claims (9)

1.一种测试压头，其特征在于：包括压头本体（1）、用于将压头本体连接于力传感器（4）上的连接套（2）以及用于固定连接套和压头本体的连接键（3），所述压头本体（1）包括用于传递测试压力的传力部（101）和穿入连接套的连接柱（102），所述压头本体（1）的传力部（101）具有施力体相接触的第一传力面（103）和与力传感器相接触的第二传力面（104）；所述连接套（2）的端部开设有用于放置连接键的键槽（201），压头本体（1）的连接柱（102）穿过连接套（2），连接柱（102）的端面与位于键槽内的连接键（3）固定连接。
2.根据权利要求1所述的测试压头，其特征在于：所述连接套（2）为具有外螺纹的螺纹套，该螺纹套的外螺纹与力传感器（4）相适配。
3.根据权利要求1所述的测试压头，其特征在于：所述第一传力面（103）和第二传力面（104）均为球面。
4.根据权利要求3所述的测试压头，其特征在于：所述压头本体（1）的传力部（101）为一球体，所述第一传力面（103）和第二传力面（104）的球面半径相同。
5.根据权利要求3所述的测试压头，其特征在于：所述第一传力面（103）和第二传力面（104）的球面半径不同。
6.根据权利要求1所述的测试压头，其特征在于：所述压头本体（1）的传力部（101）还具有用于连接第一传力面和第二传力面的圆柱面（105）。
7.根据权利要求1所述的测试压头，其特征在于：所述压头本体（1）的传力部（101）与连接柱（102）的连接处到连接套（2）端面的距离L小于连接键（3）的厚度。
8.根据权利要求1所述的测试压头，其特征在于：所述压头本体（1）的连接柱（102）与连接套（2）之间为间隙配合。
9.一种力传感器，其特征在于：包括如权利要求1至8所一所述的测试压头以及与连接套（2）相适配的连接孔（401）。
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