CN203163919U - 冲击力动态测量用pvdf压电薄膜力传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于冲击力动态测量的PVDF压电薄膜力传感器，其特征在于：包括上盖，PVDF压电薄膜，下盖，导线，密封圈一，密封圈二，连接螺钉，预紧螺钉组成，上盖下表面开有阶梯状的正方形凹槽，凹槽下表面开有导线槽，下盖上表面开有阶梯状的正方形凸台，PVDF压电薄膜放置在凸台上表面，PVDF压电薄膜上表面与凹槽下表面接触，上盖下表面与下盖上表面不接触，密封圈一放置在定位凸台上表面的密封圈槽一内，密封圈二放置在下盖上表面的密封圈槽二内，下盖侧表面开有半圆形导线孔，上盖凹槽下表面开有导线槽，导线在导线槽中与PVDF压电薄膜的导线接头相连，导线另一端穿过导线孔与外部设备相连，通过安装孔一、安装孔二将上盖，PVDF压电薄膜，下盖，密封圈一，密封圈二用一组连接螺钉安装在一起，利用安装孔三、安装孔四对上盖，下盖，PVDF压电薄膜，密封圈一，密封圈二用一组预紧螺钉预紧。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器的力测量及其监测技术领域，特别涉及锻造机、冲击夯、冷镦机等大量程冲击力、惯性力动态测量用的压电薄膜力传感器，可用于测量冲击过程中动态冲击载荷监测。
背景技术
压电式测量方式为大量程动态冲击载荷的监测提供了可靠的解决方法。目前国内锻压设备只执行机械式的往复动作，缺乏过程监测；对于产品的监测只能采用专用检测器具在过程完成后进行的人工检测方式，量具易磨损，监测效率低，不能及时发现生产过程中的成形缺陷和故障，监测能力成为限制锻压设备生产效率的瓶颈。
由高分子材料聚偏氟乙烯(PVDF)构成的压电薄膜压电传感器，利用其压电常数高，频率响应宽，动态特性好，柔软，厚度薄，可随意弯曲韧性好，制成各种形状，抗压强度高等特点，并且压电薄膜表面输出的电荷量与垂直于其表面的压力成正比关系。输出则是通过单独信号调理器或电荷转换器传送到读出设备。
中国专利申请号200710084179提供了一种具有圆柱形壳体的力传感器，该壳体可以通过垂直于其中轴线作用在该壳体上的力弹性变形。该壳体还具有空腔。在该空腔中布置了测量转换器装置，利用该测量转换器装置可以检测壳体的变形。所述测量转换器装置具有薄片状的支撑板，在其表面上固定了应变测量转换器。所述支撑板固定在空腔中，使壳体的变形传递到支撑板上。
上海eTouch压电薄膜式力传感器是内部储存永久电荷的空洞型压电薄膜传感器，这种压电薄膜不仅能保证其在承受微小振动有足够高的灵敏度；而且也能保证其在承受巨大压力载荷仍然处于弹性变形范围。该产品广泛用于声学与超声、医疗与健康，体育与休闲、控制与检测、交通、人机界面、安防、物联网等多个领域。特点是高灵敏度、随意剪裁、轻质超薄、经久耐用、价格低廉。
发明内容
本实用新型提供了一种用于冲击力动态测量的PVDF压电薄膜力传感器，采用上下盖支撑结构；选用PVDF压电薄膜作为传感器力敏元件。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是。
一种用于冲击力动态测量的PVDF压电薄膜力传感器，包括上盖（1），PVDF压电薄膜（2），下盖（3），导线（4），密封圈一（9），密封圈二（17），连接螺钉（22），预紧螺钉（23）。其特征是：采用上下盖支撑结构，上盖（1）与下盖（3）通过上盖凹槽（15）和下盖凸台（16）相配合，PVDF压电薄膜（2）放置在凸台上表面（g），PVDF压电薄膜（2）上表面与凹槽下表面（a）接触，PVDF压电薄膜（2）设有导线接头（7），采用内外密封圈一（9）和密封圈二（17），密封圈一（9）放置在定位凸台（14）上表面（g）的密封圈槽一（8）内，密封圈二（17）放置在下盖（3）上表面（c’）的密封圈槽二（18）内，通过安装孔一（20）、安装孔二（24）将上盖（1），PVDF压电薄膜（2），下盖（3），密封圈一（9），密封圈二（17）用一组连接螺钉（27）安装在一起。
所述安装孔三（19）、安装孔四（26）对上盖（1），下盖（3），PVDF压电薄膜（2），密封圈一（9），密封圈二（17）用一组预紧螺钉（28）预紧。
所述密封圈一（9）与定位凸台上表面（g）和定位凹槽下表面（m）接触，所述密封圈二（17）与下盖上表面（c’）和上盖下表面（c）接触。
所述连接螺钉（27）为12个，所述预紧螺钉（28）为4个。
本实用新型的有益效果是，在不需要外部激励电源的情况下，通过PVDF压电薄膜的压电效应，与读出设备相连，不仅能测出大量程动态冲击载荷，同时能及时方便的监测锻压过程是否有缺陷产品产生；采用内外两个密封圈起到提高阻尼，降低冲击的作用；采用上下盖支撑结构有效提高了对PVDF压电薄膜的保护力度，结构简单，安装方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的上盖仰视图。
图3是本实用新型的下盖俯视图。
图4是本实用新型的上盖仰视图。
图5是本实用新型的装配示意图。
图中:1-传感器上盖，2-PVDF压电薄膜，3-传感器下盖，4-导线，5-导线孔，6-上盖导线槽，7-导线接头，8-密封圈槽一，9-密封圈一，10-上盖定位孔，11-上盖定位凹槽，12-下盖定位孔，13-阶梯孔，14-下盖定位凸台，15-上盖凹槽，16-下盖凸台，17-密封圈二，18-密封圈槽二，19-安装孔三，20-安装孔一，21-传感器定位孔一，22-连接螺钉阶梯孔，23-预紧螺钉阶梯孔，24-安装孔二，25-传感器定位孔二，26-安装孔四，27-连接螺钉，28-预紧螺钉，a-上盖凹槽下表面，a’-下盖凸台上表面，c-上盖下表面，c’-下盖上表面，e-下盖侧表面，m-上盖定位凹槽下表面，g-下盖定位凸台上表面。
具体实施方式
参见图1-图5，上盖（1）下表面（c）开有阶梯状的正方形凹槽（15），凹槽下表面（a）开有导线槽（6），下盖（3）上表面（c’）开有阶梯状的正方形凸台（16），PVDF压电薄膜（2）放置在凸台上表面（g），PVDF压电薄膜（2）上表面与凹槽下表面（a）接触，上盖下表面（c）与下盖上表面（c’）不接触，密封圈一（9）放置在定位凸台（14）上表面（g）的密封圈槽一（8）内，密封圈二（17）放置在下盖（3）上表面（c’）的密封圈槽二（18）内，下盖侧表面（e）开有半圆形导线孔（5），上盖凹槽下表面（a）开有导线槽（6），导线（4）在导线槽（6）中与PVDF压电薄膜（2）的导线接头（7）相连，导线（3）另一端穿过导线孔（5）与外部设备相连，通过安装孔一（20）、安装孔二（24）将上盖（1），PVDF压电薄膜（2），下盖（3），密封圈一（9），密封圈二（17）用一组连接螺钉（27）安装在一起，利用安装孔三（19）、安装孔四（26）对上盖（1），下盖（3），PVDF压电薄膜（2），密封圈一（9），密封圈二（17）用一组预紧螺钉（28）预紧，通过传感器定位孔一（21）、定位孔二（25）将安装后的PVDF压电薄膜固定到锻压设备上。上盖（1）、下盖（2）的材料均为45钢，密封圈一（9）和密封圈二（17）的材料为聚四氟乙烯，通过改变PVDF压电薄膜（2）的最大直径，达到不同量程动态冲击载荷测量的效果。
使用时，当传感器上盖（1）受力时，PVDF压电薄膜（2）的压电效应能将作用力转化成电荷的形式通过导线（4）输出，经电荷放大器放大后以电压形式输出，通过信号调理及A/D数据采集卡将模拟信号变为数字信号后输入计算机，通过计算机相应软件处理得到钢动态冲击载荷及锻压过程中载荷的变化曲线，从而对整个锻压过程进行监测。
Claims (4)
1.一种用于冲击力动态测量的PVDF压电薄膜力传感器，包括上盖（1），PVDF压电薄膜（2），下盖（3），导线（4），密封圈一（9），密封圈二（17），连接螺钉（27），预紧螺钉（28），其特征是：采用上下盖支撑结构，上盖（1）与下盖（3）通过上盖凹槽（15）和下盖凸台（16）相配合，PVDF压电薄膜（2）放置在凸台上表面（g），PVDF压电薄膜（2）上表面与凹槽下表面（a）接触，PVDF压电薄膜（2）设有导线接头（7），采用内外密封圈一（9）和密封圈二（17），密封圈一（9）放置在定位凸台（14）上表面（g）的密封圈槽一（8）内，密封圈二（17）放置在下盖（3）上表面（c’）的密封圈槽二（18）内，通过安装孔一（20）、安装孔二（24）将上盖（1），PVDF压电薄膜（2），下盖（3），密封圈一（9），密封圈二（17）用一组连接螺钉（27）安装在一起。
2.根据权利要求1所述的PVDF压电薄膜力传感器，其特征是：通过安装孔三（19）、安装孔四（26）对上盖（1），下盖（3），PVDF压电薄膜（2），密封圈一（9），密封圈二（17）用一组预紧螺钉（28）预紧。
3.根据权利要求1所述的PVDF压电薄膜力传感器，其特征是：密封圈一（9）与定位凸台上表面（g）和定位凹槽下表面（m）接触，密封圈二（17）与下盖上表面（c’）和上盖下表面（c）接触。
4.根据权利要求1所述的PVDF压电薄膜力传感器，其特征是：所述连接螺钉（27）为12个，所述预紧螺钉（28）为4个。
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