CN204988569U - 一种基于压电式力传感器测拉压力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于压电式力传感器测拉压力装置，具有压电式力传感器，支撑座，传力杆，锁紧螺母和封盖，支撑座的中心开有通孔Ⅰ，通孔Ⅰ的上部分为螺纹孔，下部分为阶梯式通孔，作用力装置通过螺纹孔与支撑座连接，压电式力传感器和传力杆安装在阶梯式通孔处；传力杆由上至下分为杆头部分、光杆部分和螺纹杆部分，压电式力传感器的中心具有通孔Ⅱ，压电式力传感器通过通孔Ⅱ套设在传力杆的光杆部分上，并通过锁紧螺母与螺纹杆部分作用将压电式力传感器紧固在传力杆上；封盖的中心开有通孔Ⅲ，封盖通过螺钉安装在支撑座的下方，传力杆的下端通过通孔Ⅲ延伸至封盖外侧。实现测轴向拉压双向力的目的，扩大压电式力传感器的使用范围。

Description

一种基于压电式力传感器测拉压力装置

技术领域

本实用新型涉及测力领域，具体涉及一种基于压电式力传感器测拉压力装置。

背景技术

基于压电效应的力传感器是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受压后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器可以用于测量压力和能变换为压力的非电物理量。基于压电式传感器表面受压后输出信号这一性质，本文提出了一种压电式力传感器测拉压双向力的装置。

发明内容

本实用新型的发明的目的在于，提供一种基于压电式力传感器测拉压力装置，在保证压电式力传感器始终受压的前提下，实现测轴向拉压双向力的目的，扩大压电式力传感器的使用范围。

本实用新型采用的技术方案为：

一种基于压电式力传感器测拉压力装置，具有压电式力传感器，还具有支撑座，传力杆，锁紧螺母和封盖，所述支撑座的中心开有通孔Ⅰ，所述通孔Ⅰ的上部分为螺纹孔，下部分为阶梯式通孔，作用力装置通过螺纹孔与支撑座连接，所述压电式力传感器和传力杆安装在阶梯式通孔处；所述传力杆由上至下分为杆头部分、光杆部分和螺纹杆部分，所述压电式力传感器的中心具有通孔Ⅱ，所述压电式力传感器通过通孔Ⅱ套设在传力杆的光杆部分上，并通过锁紧螺母与螺纹杆部分作用将压电式力传感器紧固在传力杆上；所述封盖的中心开有通孔Ⅲ，所述封盖通过螺钉安装在支撑座的下方，所述传力杆的下端通过通孔Ⅲ延伸至封盖外侧。

所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，所述支撑座的下端面沿周向均布设有四个螺纹凹孔，所述封盖上沿周向均布设有四个与螺纹凹孔相匹配的光孔Ⅰ，所述螺钉依次作用于光孔Ⅰ和螺纹凹孔将封盖安装在支撑座的下方。

所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，所述支撑座和封盖之间还设有调整垫，所述调整垫的中心开有与封盖中心通孔Ⅲ相匹配的通孔Ⅳ，调整垫上沿周向均布设有四个与光孔Ⅰ相匹配的光孔Ⅱ。

所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，还具有弹簧垫圈，所述螺钉依次穿入弹簧垫圈、光孔Ⅰ、光孔Ⅱ和螺纹凹孔将封盖和调整垫安装在支撑座的下方。

所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，所述支撑座的阶梯式通孔具有第一台阶面和第二台阶面，所述第一台阶面与传力杆杆头部分的上端作用，所述第二台阶面与压电式力传感器的上端作用。

所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，所述支撑座的侧面还设有通孔Ⅴ，所述通孔Ⅴ与阶梯式通孔相连通，所述压电式力传感器的输出端位于通孔Ⅴ内。

所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，所述压电式力传感器通孔Ⅱ的孔径为D，所述传力杆的长度为L，所述L与D的比值大于1。

所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，所述压电式力传感器的上端面具有一环形平面，所述传力杆杆头部分的下端作用于环形平面。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型一种基于压电式力传感器测拉压力装置，通过支撑座与传力杆的组合作用，实现在分别测轴向拉压双向力时，压电式力传感器始终受压，因此拓宽了压电式力传感器的使用范围。使得该装置可承受轴向拉压双向力的作用，改变压电式传感器只能测单向拉压力的方式。

支撑座中心有阶梯式通孔和螺纹孔，与作用力装置通过螺纹联接，支撑座下端阶梯式结构的通孔中安装压电式力传感器，压电式力传感器中间圆形通孔安装传力杆，支撑座、调整垫、封盖通过内六角圆螺钉连接在一起，紧锁螺母从传力杆下端旋入，将传力杆与传感器紧固联接。测力装置作用拉力时，拉力则由支撑座、调整垫、内六角圆螺钉、封盖、压电式力传感器通过传力杆作用在压电式力传感器的表面上，拉力大小由压电式力传感器输出。测力装置作用压力时，压力则由支撑座、压电式力传感器、传力杆通过锁紧螺母将压力作用在压电式力传感器的下端面上，压力大小由压电式力传感器输出，实现测轴向拉压双向力大小。

传力杆是本装置的安装基础件。传力杆的杆头部分与支撑座中阶梯式通孔的第一台阶面配合，确保支撑座上的通孔Ⅰ与传力杆同心；压电式力传感器中的通孔Ⅱ与传力杆中部的光杆部分配合，确保压电式力传感器、支撑座、传力杆同心。传力杆与压电式力传感器配合，且配合的长径比大于1，限制传力杆的四个自由度，为压电式力传感器上端平面为小环形平面，仅传力杆的一个轴向移动自由度，即保证限位组合不发生过自由度。

调整垫片起到调节封盖与支撑座之间间隙的作用，既保证封盖与支撑座通过螺母夹紧，又保证传感器与支撑座之间的装配精度。

测拉力时，由于支撑座上端阶梯孔与压电式力传感器装配，调整垫片和封盖为传感器的作用支撑力，传力杆将拉力作用在压电式力传感器上端面，使其受压，因此力的传递路线为支撑座—调整垫—内六角圆螺钉—封盖—压电式力传感器—传力杆，压电式力传感器经压电效应后表面产生电荷，压电体经电荷放大输出，实现拉力大小的测量。

测压力时，由于支撑座上端阶梯孔与传感器装配，使支撑座为压电式力传感器的作用支撑力，传力杆下端紧固螺母将压力作用在传感器的下端面，因此力的传递路线为支撑座—传感器—传力杆，传感器经压电效应后表面产生电荷，压电体经电荷放大输出，实现压力大小的测量，因此该装置改变了压电式传感器只能测单向拉压力的方式。

附图说明

图1为本实用新型一种基于压电式力传感器测拉压力装置的结构示意图。

图2为图1所示支撑座的结构示意图。

图3为图1所示传力杆的结构示意图。

图4为图1所示封盖的结构示意图。

其中1-支撑座，11-螺纹孔，12-阶梯式通孔，13-第一台阶面，14-第二台阶面，15-螺纹凹孔，16-通孔Ⅴ；2-传力杆，21-杆头部分，22-光杆部分，23-螺纹杆部分；3-压电式力传感器；4-调整垫；5-螺钉；6-封盖，61-通孔Ⅲ，62-光孔Ⅰ；7-弹簧垫圈；8-紧锁螺母。

具体实施方式

如图1-4所示一种基于压电式力传感器3测拉压力装置，具有压电式力传感器3，支撑座1，传力杆2，锁紧螺母和封盖6，如图2所示支撑座1的中心开有通孔Ⅰ，通孔Ⅰ的上部分为螺纹孔11，下部分为阶梯式通孔12，作用力装置通过螺纹孔11与支撑座1连接，压电式力传感器3和传力杆2安装在阶梯式通孔12处；如图3所示传力杆2由上至下分为杆头部分21、光杆部分22和螺纹杆部分23，压电式力传感器3的中心具有通孔Ⅱ，压电式力传感器3通过通孔Ⅱ套设在传力杆2的光杆部分22上，并通过锁紧螺母与螺纹杆部分23作用将压电式力传感器3紧固在传力杆2上；压电式力传感器3通孔Ⅱ的孔径为D，传力杆2的长度为L，L与D的比值大于1。压电式力传感器3的上端面还具有一环形平面，传力杆2杆头部分21的下端作用于环形平面。如图2所示支撑座1的阶梯式通孔12具有第一台阶面13和第二台阶面14，第一台阶面13与传力杆2杆头部分21的上端作用，第二台阶面14与压电式力传感器3的上端作用。支撑座1的侧面还设有通孔Ⅴ16，通孔Ⅴ16与阶梯式通孔12相连通，压电式力传感器3的输出端位于通孔Ⅴ16内。如图4所示封盖6的中心开有通孔Ⅲ61，封盖6通过螺钉5安装在支撑座1的下方，传力杆2的下端通过通孔Ⅲ61延伸至封盖6外侧。

支撑座1的下端面沿周向均布设有四个螺纹凹孔15，封盖6上沿周向均布设有四个与螺纹凹孔15相匹配的光孔Ⅰ62，螺钉5依次作用于光孔Ⅰ62和螺纹凹孔15将封盖6安装在支撑座1的下方。支撑座1和封盖6之间还设有调整垫4，调整垫4的中心开有与封盖6中心通孔Ⅲ61相匹配的通孔Ⅳ，调整垫4上沿周向均布设有四个与光孔Ⅰ62相匹配的光孔Ⅱ。螺钉5上还具有弹簧垫圈7，螺钉5依次穿入弹簧垫圈7、光孔Ⅰ62、光孔Ⅱ和螺纹凹孔15将封盖6和调整垫4安装在支撑座1的下方。

本装置的装配顺序是：

传力杆2装入压电式力传感器3中心的通孔Ⅱ中，将整体装入支撑座1阶梯型圆柱式孔中。

封盖6中放入调整垫4，将4个内六角圆螺钉5旋入封盖6、调整垫4、支撑座1上的螺纹凹孔15，将封盖6、调整垫4和支撑座1紧固。

将紧锁螺母8旋入传力杆2下端螺纹杆部分23将传力杆2与压电式力传感器3锁紧。

本装置的测轴向拉力和压力工作过程为：

测力装置作用力为拉力时，调整垫4和封盖6为压电式力传感器3的作用支撑力，传力杆2将拉力作用在压电式力传感器3上端面，使其受压，因此力的传递路线为支撑座1—调整垫4—内六角圆螺钉5—封盖6—压电式力传感器3—传力杆2，压电式力传感器3经压电效应，使压电体的电荷放大，实现拉力大小的测量。

测力装置作用力为压力时，支撑座1为压电式力传感器3的作用支撑力，传力杆2下端紧固螺母将压力作用在压电式力传感器3的下端面，因此力的传递路线为支撑座1—压电式力传感器3—传力杆2，压电式力传感器经压电效应，使压电体的电荷放大，实现压力大小的测量。

Claims (8)

1.一种基于压电式力传感器测拉压力装置，具有压电式力传感器，其特征在于，还具有支撑座，传力杆，锁紧螺母和封盖，所述支撑座的中心开有通孔Ⅰ，所述通孔Ⅰ的上部分为螺纹孔，下部分为阶梯式通孔，作用力装置通过螺纹孔与支撑座连接，所述压电式力传感器和传力杆安装在阶梯式通孔处；所述传力杆由上至下分为杆头部分、光杆部分和螺纹杆部分，所述压电式力传感器的中心具有通孔Ⅱ，所述压电式力传感器通过通孔Ⅱ套设在传力杆的光杆部分上，并通过锁紧螺母与螺纹杆部分作用将压电式力传感器紧固在传力杆上；所述封盖的中心开有通孔Ⅲ，所述封盖通过螺钉安装在支撑座的下方，所述传力杆的下端通过通孔Ⅲ延伸至封盖外侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，其特征在于，所述支撑座的下端面沿周向均布设有四个螺纹凹孔，所述封盖上沿周向均布设有四个与螺纹凹孔相匹配的光孔Ⅰ，所述螺钉依次作用于光孔Ⅰ和螺纹凹孔将封盖安装在支撑座的下方。

3.根据权利要求2所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，其特征在于，所述支撑座和封盖之间还设有调整垫，所述调整垫的中心开有与封盖中心通孔Ⅲ相匹配的通孔Ⅳ，调整垫上沿周向均布设有四个与光孔Ⅰ相匹配的光孔Ⅱ。

4.根据权利要求3所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，其特征在于，还具有弹簧垫圈，所述螺钉依次穿入弹簧垫圈、光孔Ⅰ、光孔Ⅱ和螺纹凹孔将封盖和调整垫安装在支撑座的下方。

5.根据权利要求1所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，其特征在于，所述支撑座的阶梯式通孔具有第一台阶面和第二台阶面，所述第一台阶面与传力杆杆头部分的上端作用，所述第二台阶面与压电式力传感器的上端作用。

6.根据权利要求1所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，其特征在于，所述支撑座的侧面还设有通孔Ⅴ，所述通孔Ⅴ与阶梯式通孔相连通，所述压电式力传感器的输出端位于通孔Ⅴ内。

7.根据权利要求1所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，其特征在于，所述压电式力传感器通孔Ⅱ的孔径为D，所述传力杆的长度为L，所述L与D的比值大于1。

8.根据权利要求1所述的一种基于压电式力传感器测拉压力装置，其特征在于，所述压电式力传感器的上端面具有一环形平面，所述传力杆杆头部分的下端作用于环形平面。