CN201255672Y - 一种测力传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于传感器技术领域，涉及一种可以测量超过1000T力的测力传感器。该测力传感器由轮辐、轮毂、承力轴、安装孔、接插件、屏蔽导线、电阻应变片、上盖板、下盖板组成，其特点是所述轮辐为8个，在每个轮辐的侧面粘贴一个与中轴成45度方向的电阻应变片，并且8个电阻应变片组成惠斯顿电桥，轮辐和承力轴的接触处、轮辐和轮毂的接触处均采用圆弧过渡。本实用新型很好地解决了在工程中的大量程和超大量程的测力问题。本实用新型所提供的测力传感器具有体积小、工作状态稳定、线性度好、测量精度高的优点。

Description

一种测力传感器
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，涉及一种可以测量超过1000T力的测力传感器。
技术背景
在桥梁建设、船舶、钢铁、油田等行业中，经常会遇到大量程和超大量程力(一般超过1000T)的测量，目前普遍采用的轮辐式传感器只有4个轮辐，传感器的量程一般只能做到500Kg～50t，4轮辐传感器由于只有4个轮幅承担载荷，在测量大量程和超大量程力作用时，轮辐和轮毂接触处将受到很大的剪切力和弯矩力，在传感器的设计中，对传感器的边界条件要求很高，即该接触处的应力应小于材料允许应力的十分之一，通常为了满足这个要求就必须加大传感器的高度、加宽轮毂的厚度，这一方面大大增加了传感器的体积，浪费材料和增大加工的费用，同时，由于轮毂加厚，会造成传感器的测量精度不高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可以测量超过1000T力的测力传感器，该测力传感器的体积相对较小、测量精度高。
本实用新型的目的采用如下技术方案：所提供的测力传感器由轮辐、轮毂、承力轴、安装孔、接插件、屏蔽导线、电阻应变片、上盖板、下盖板组成，其特点是所述轮辐为8个，在每个轮辐的侧面粘贴一个与中轴成45度方向的电阻应变片，并且8个电阻应变片组成惠斯顿电桥，轮辐和承力轴的接触处、轮辐和轮毂的接触处均采用圆弧过渡。
本实用新型所提供的测力传感器由轮毂、8个轮辐、承力轴、上盖板、下盖板、导线密封座和引出导线组成，轮毂、8个轮辐、承力轴构成测力传感器的弹性体，在每个轮辐的侧面粘贴一个与中轴成45度方向的电阻应变片，并且8个轮辐的侧面粘贴的8个电阻应变片组成惠斯顿电桥，当承力轴受到力的作用时，轮辐受力发生剪切变形，并使粘贴在轮辐上的电阻应变片的电阻阻值发生变化，根据惠斯顿电桥的和差特性，当电桥的两端加上一个电压时，另两端就有一个正比于力变化的电信号输出，通过检测该电信号的大小就可获得力值的大小。由于采用8个轮辐，在受到同样大小力和同等轮辐高度的条件下，8轮辐传感器的轮幅宽厚度只有4轮辐的二分之一；采用8轮辐，可均衡抗8个水平方向的侧向力，由于轮辐受到剪切力，使由于变形而引起的轮辐体积变化极微，采用电阻应变片检测剪切应力，从而大大提高了传感器的抗侧向力的能力、抗干扰能力和检测精度；在传感器的设计中，对传感器的边界条件要求很高，即该接触处的应力应小于材料允许应力的十分之一，通常为了满足这个要求，就必须加宽轮毂的厚度，这势必大大增加了传感器的体积，浪费材料和增大加工的费用，而采用8轮辐结构，每个轮辐和轮毂的受力只有4轮辐的二分之一，从而使得集中载荷力均匀分布，降低了对边界条件的要求，缩小了传感器的体积。由于在承力轴和轮辐的接触处、轮辐和轮毂的接触处都采用圆弧过渡，增大了接触面积，大大减少了集中应力对传感器的影响，使传感器对受力点位移时的影响小，提高了传感器的可靠性和测量精度。
本实用新型采用8轮辐结构的测力传感器，拓展了一般4轮辐传感器无法做成大量程(超过1000T力)的力检测元件，很好地解决了在工程中的大量程和超大量程的测力问题。本实用新型所提供的测力传感器具有体积相对较小、工作状态稳定、线性度好、精度高、抗侧向力和抗干扰能力强、对受力点位移时的影响小和由于变形而引起的体积变化极微的特点。
附图说明
图1为测力传感器的结构示意图(主视图)；
图2为图1的A—A向剖视图；
图3为本实用新型测力传感器中8个电阻应变片组成的惠斯顿电桥。
具体实施方式
下面结合附图说明本实用新型的实施。图1为测力传感器的结构示意图(主视图)，图2为图1的A—A向剖视图。
参见图1、图2，本实用新型所提供的测力传感器由轮辐1、轮毂2、承力轴3、安装孔4、接插件6、屏蔽导线7、电阻应变片8、上盖板5、下盖板9等组成。测力装置采用8轮辐结构，轮辐1、轮毂2、承力轴3构成测力传感器的弹性体，在每个轮辐1的侧面粘贴一个与中轴成45度方向的电阻应变片8。轮辐1、轮毂2、承力轴3采用40CrNiMoA材料，上盖板5、下盖板9采用45#钢板制作，接插件6、屏蔽导线7采用外购件。
为便于说明问题，在图3中将上述的8个电阻应变片的件号分别标注为R1—R8。参见图3，惠斯顿电桥由电阻应变片R1—R8和供电电源E组成。当承力轴受到力的作用时，轮辐受力发生剪切变形，并使粘贴在轮辐侧面上的电阻应变片产生电阻阻值的变化，根据电桥的和差特性，当电桥的两端加上一个电压时，另两端就有一个正比于力变化的电信号△U输出，通过检测该信号的大小，就可获得力的大小。

Claims (1)

1、一种测力传感器，由轮辐、轮毂、承力轴、安装孔、接插件、屏蔽导线、电阻应变片、上盖板、下盖板组成，其特征是所述轮辐为8个，在每个轮辐的侧面粘贴一个与中轴成45度方向的电阻应变片，并且8个电阻应变片组成惠斯顿电桥，轮辐和承力轴的接触处、轮辐和轮毂的接触处均采用圆弧过渡。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Bengbu Gaoling Transducer System Engineering Co., Ltd.

Assignor: Hu Weiquan

Contract fulfillment period: 2009.6.10 to 2018.9.9

Contract record no.: 2009340000258

Denomination of utility model: Force sensor structure

Granted publication date: 20090610

License type: Exclusive license

Record date: 20090903

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Name of requester: BENGBU GAOLING SENSE SYSTEM ENGINEERING CORPORATIO

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