CN216846078U - 一种电阻式应变传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电阻式应变传感器，涉及应变传感器技术领域，该装置包括：弹性连接装置，其包括2个连接组件和检测安装组件，所述连接组件用于与待测对象的连接，所述检测安装组件设于2个所述连接组件之间；四个电阻应变片，其两两对称的设置在所述检测安装组件上，四个所述电阻应变片形成单臂电桥组件，其中相对设置的两个所述电阻应变片形变方向相同，相邻设置的两个所述电阻应变片形变方向相反。本申请通过对应变电阻的位置进行调整，使得待测对象的形变效果被传感器放大，传感器能够更精确的测量所述待测对象的变化。

Description

一种电阻式应变传感器

技术领域

本实用新型涉及应变传感器技术领域，具体涉及一种电阻式应变传感器。

背景技术

电阻式应变传感器作为传感器类型中较为常用的种类，其测量原理为弹性体在外力作用下产生弹性变形，使得粘贴在弹性体表面的电阻应变片发生相应的变形。电阻应变片的阻值大小随着形变发生相应的变化，再经过惠斯通测量电路将阻值变化转化为电信号变化并输出，实现将应变测量转换为电信号测量的过程。

但申请人发现传统的电阻式应变传感器的弹性体变形所产生的应变变化与待测对象的应变变化大致相等，不具备应变放大的功能无法精确测量。因此传统电阻式应变传感器难以适用微小应变测量的精度要求。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种电阻式应变传感器，包括：

弹性连接装置，其包括2个连接组件和检测安装组件，所述连接组件用于与待测对象的连接，所述检测安装组件设于2个所述连接组件之间；

四个电阻应变片，其两两对称的设置在所述检测安装组件上，四个所述电阻应变片形成单臂电桥组件，其中相对设置的两个所述电阻应变片形变方向相同，相邻设置的两个所述电阻应变片形变方向相反。

一些实施例中，所述检测安装组件的横截面积小于所述连接组件。

一些实施例中，所述弹性连接装置的横截面积从所述连接组件到所述检测安装组件23逐渐变小。

一些实施例中，所述连接组件包括：

弹性连接板，其一端直接或间接与所述待测对象连接；

弹性环耳，其设于所述弹性连接板未与所述待测对象连接的一端，所述检测安装组件通过所述弹性环耳与所述弹性连接板相连。

一些实施例中，所述检测安装组件包括：

拉压环，其设于两块所述弹性连接板之间，所述拉弹性环耳对称设置在所述拉压环的两侧；四个所述电阻应变片设置在所述拉压环的内壁，其中两个对称设置的电阻应变片分别位于两个所述弹性环耳的内耳廓范围内。

一些实施例中，所述弹性连接装置的横截面积从所述弹性连接板到所述拉压环逐渐变小。

一些实施例中，还包括：

两个固定底座，其与所述弹性连接板相连，所述弹性连接板通过所述固定底座与所述待测对象连接。

一些实施例中，所述固定底座上设有底座垫片，所述底座垫片设于所述固定底座与所述待测对象之间。

一些实施例中，所述固定底座上沿轴向设有供螺栓穿过的螺栓孔。

一些实施例中，所述固定底座上设有导线孔，所述单臂电桥组件的导线可通过所述导线孔穿出所述弹性连接装置。

一些实施例中，所述弹性连接板上与所述固定底座的一端设有削弱槽。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型中的电阻式应变传感器中的测量电路由4片电阻应变片和相应的连接导线构成，在测量过程中4片电阻应变片构成惠斯通测量电路并粘贴在所述拉压环内侧环壁上，由于粘贴位置不同，在测量电路相邻的桥臂阻值变化相反，相对的桥臂阻值变化相同，因此相邻两个应变电阻的阻值变化相较于传统测量电路其差值更大，使得待测对象的形变效果被传感器放大，传感器能够更精确的测量所述待测对象的变化。

(2)本实用新型中的电阻式应变传感器通过对弹性连接装置的横截面积做出改进，使得与应变电阻直接连接的拉压环所承担的变形量远大于弹性连接装置的其他部件，使应变电阻阻值变化更加明显，由此放大了待测对象的变化值。

(3)本实用新型中的电阻式应变传感器通过在弹性连接板与固定底座相接的截面处设削弱槽以对截面进行削弱，以释放应变传感器在安装过程中产生的附加弯矩对应变测量的影响，起到类似“塑性铰”的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中电阻式应变传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中单臂电桥的原理图；

图3为本实用新型实施例中电阻式应变传感器的检测安装组件部的局部示意图；

图4为本实用新型实施例中电阻式应变传感器局部的削弱槽部分的局部示意图。

图中：1、单臂电桥组件；11、电阻应变片；2、弹性连接装置；21、弹性连接板；22、弹性环耳；23、检测安装组件；231、拉压环；3、固定底座；31、底座垫片；32、螺栓孔；33、导线孔；4、削弱槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。如图1和图4所示，本申请提供一种电阻式应变传感器，其包括：弹性连接装置2和四个电阻应变片11。其中，

弹性连接装置2，其包括2个连接组件和检测安装组件23，所述连接组件用于与待测对象的连接，所述检测安装组件23设于2个所述连接组件之间，所述弹性连接装置2会随着所述待测对象的形变而产生形变。单臂电桥组件1，其包括四个两两对称连接在所述弹性连接装置2上的电阻应变片11，四个所述电阻应变片11组成一个方形，所述电阻应变片11会根据自身形变方向和形变程度而改变自身的阻值；所述弹性连接装置2可通过形变使得所述电阻应变片11也发生形变，其中相对设置的两个所述电阻应变片11形变方向相同，相邻设置的两个所述电阻应变片11形变方向相反。

值得说明的是，如图3和图4所示，单臂电桥组件1(即惠斯通电桥)是一种由4个已知电阻的电阻应变片11组成的测量装置。4个电阻组成一个方形。测量装置中通过电路检测电阻应变片11的电阻变化值。使用该装置可通过电阻应变片11形变造成的阻值变化测量待测对象的应变。更进一步地，由于本方案中的惠斯通测量电路里电阻应变片11两两相对设置，其中每两个相对的电阻应变片11形变方向一致，所以其阻值变化方向一致，而每两个相邻电阻应变片11因其形变方向正好相反所以其阻值变化正好相反。因此当电路测量四个电阻应变片11的阻值变化时其变化差值会更大，从而使得在应变传感器的测算数据值被放大，对待测对象的测量结果更加精确。

可理解的是，如图2所示，电阻变化后通过检测安装组件的电路将数据传输到接收装置上进行判断。

具体地，所述检测安装组件23的横截面积小于所述连接组件。

优选地，所述弹性连接装置2的横截面积从所述连接组件到所述检测安装组件23逐渐变小。

如此设置是因为，不同的横截面积在相同的轴力作用下三者的轴向应变不同。横截面积越小其轴向应变越大。因此，通过弹性连接装置2的变截面设置，使得待测对象的变形集中在最靠近电阻应变片11的弹性连接部分，起到应变放大的作用。

一些实施例中，所述弹性连接装置2包括：弹性连接板21，其一端直接或间接与所述待测对象连接；弹性环耳22，其设于所述弹性连接板21未与所述待测对象连接的一端，所述检测安装组件23)通过所述弹性环耳22与所述弹性连接板21相连。

优选地，检测安装组件23包括：

拉压环231，其设于两块所述弹性连接板21之间，所述拉弹性环耳22对称设置在所述拉压环231的两侧；四个所述电阻应变片11设置在所述拉压环231的内壁，其中两个对称设置的电阻应变片11分别位于两个所述弹性环耳22的内耳廓范围内。

值得说明的是，所述弹性连接装置2的横截面积从所述弹性连接板21到所述拉压环231逐渐变小。

如前文所述如此设置是为了让待测对象的变形集中在拉压环231上。

优选地，所述弹性环耳22横截面面积小于所述弹性连接板21的横截面面积。

值得说明的是，弹性连接装置2的横截面积按照力的传递顺序令横截面积依次变小，有利于变形的均匀平顺，没有畸变点，而且结构上更加简洁美观。

上述横截面指的是，弹性连接装置2与待测对象相对的一面，即其底面和顶面。而左右两面指的是如图1所示的，左右两块弹性连接板21，其中位于图1中左边的弹性连接板21的右端与弹性环耳22连接，而右边的另一个弹性连接板21则是左端与另一个弹性环耳22连接。

一些实施例中，电阻式应变传感器，还包括：两个固定底座3，其与所述弹性连接板21相连，所述弹性连接板21通过所述固定底座3与所述待测对象连接。

具体地，所述固定底座3上设有底座垫片31，所述底座垫片31设于所述固定底座3与所述待测对象之间。底座垫片31略突出固定底座3，作用是在安装中避免因底座不平整产生附加的弯矩，减小安装因素对测量的影响。

可以理解的是，所述固定底座3上沿轴向设有供螺栓穿过的螺栓孔32，所述固定底座3通过所述螺栓与所述待测对象连接。轴向指的是垂直于上述横截面的方向。螺栓穿过所述固定底座3固定于所述待测对象的表面。

但由于螺栓的松紧程度可能不同，使得整个电阻式应变传感器受到弯矩作用而影响应变测量精度。所以需要在所述的固定底座与所述的连接板连接处进行截面削弱。优选地，所述弹性连接板21上与所述固定底座3的一端设有削弱槽4。

一些实施例中，所述固定底座3上设有导线孔33，所述检测安装组件上与所述单臂电桥连接的导线可通过所述导线孔33穿出所述弹性连接装置2。

如图2和图4所示，弹性连接板21的连接端底面和顶面均开有半圆形的削弱槽4，同时弹性连接板21连接端处的正面和后面也开有半圆形的削弱槽4。如图2可见，以左侧的弹性连接板21为例，其连接端为左端，该连接端的顶面和底面开有半圆形槽，正面和后面也开有半圆形槽，只有其左面保持原样。

可以理解的是，设置弹性环耳22以及拉压环231以使得在待测对象形变之后，两个弹性环耳22对称拉压上述拉压环231，使得拉压环做出对称的形变以带动其内的。惠斯通测量电路中相对设置应变电阻形变，其中由于拉压环231的形变方向是对称的，因此惠斯通测量电路中相对设置的两个应变电阻虽然位置不一样但其形变方向是相同的，所以其阻值变化也相同，而相邻的两个应变电阻形变方向相反所以其阻值变化也相反。因此相邻两个应变电阻的阻值变化相较于传统测量电路其差值更大，使得待测对象的形变效果被传感器放大，传感器能够更精确的测量所述待测对象的变化。

综上所述，本实用新型中的电阻式应变传感器中的测量电路由4片电阻应变片和相应的连接导线构成，在测量过程中4片电阻应变片构成惠斯通测量电路并粘贴在所述拉压环内侧环壁上，由于粘贴位置不同，在测量电路相邻的桥臂阻值变化相反，相对的桥臂阻值变换相同，因此相邻两个应变电阻的阻值变化相较于传统测量电路其差值更大，使得待测对象的形变效果被传感器放大，传感器能够更精确的测量所述待测对象的变化。本实用新型中的电阻式应变传感器通过对弹性连接装置的横截面积做出改进，使得与应变电阻直接连接的拉压环所承担的变形量远大于弹性连接装置的其他部件，使应变电阻阻值变化更加明显，由此放大了待测对象的变化值。本实用新型中的电阻式应变传感器通过在弹性连接板与固定底座相接的截面处设削弱槽以对截面进行削弱，以释放放应变传感器在安装过程中产生的附加弯矩对应变测量的影响，起到类似“塑性铰”的作用。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电阻式应变传感器，其特征在于，包括：

弹性连接装置(2)，其包括2个连接组件和检测安装组件(23)，所述连接组件用于与待测对象的连接，所述检测安装组件设于2个所述连接组件之间；

四个电阻应变片(11)，其两两对称的设置在所述检测安装组件(23)上，四个所述电阻应变片(11)形成单臂电桥组件(1)，其中相对设置的两个所述电阻应变片(11)形变方向相同，相邻设置的两个所述电阻应变片(11)形变方向相反。

2.如权利要求1所述的电阻式应变传感器，其特征在于：所述检测安装组件(23)的横截面积小于所述连接组件。

3.如权利要求2所述的电阻式应变传感器，其特征在于：所述弹性连接装置(2)的横截面积从所述连接组件到所述检测安装组件(23)逐渐变小。

4.如权利要求1所述的电阻式应变传感器，其特征在于，所述连接组件包括：

弹性连接板(21)，其一端直接或间接与所述待测对象连接；

弹性环耳(22)，其设于所述弹性连接板(21)未与所述待测对象连接的一端，所述检测安装组件(23)通过所述弹性环耳(22)与所述弹性连接板(21)相连。

5.如权利要求4所述的电阻式应变传感器，其特征在于，所述检测安装组件(23)包括：

拉压环(231)，其设于两块所述弹性连接板(21)之间，所述弹性环耳(22)对称设置在所述拉压环(231)的两侧；四个所述电阻应变片(11)设置在所述拉压环(231)的内壁，其中两个对称设置的电阻应变片(11)分别位于两个所述弹性环耳(22)的内耳廓范围内。

6.如权利要求4所述的电阻式应变传感器，其特征在于，所述电阻式应变传感器还包括：

两个固定底座(3)，其与所述弹性连接板(21)相连，所述弹性连接板(21)通过所述固定底座(3)与所述待测对象连接。

7.如权利要求6所述的电阻式应变传感器，其特征在于，所述固定底座(3)上设有底座垫片(31)，所述底座垫片(31)设于所述固定底座(3)与所述待测对象之间。

8.如权利要求6所述的电阻式应变传感器，其特征在于，所述固定底座(3)上沿轴向设有供螺栓穿过的螺栓孔(32)，所述固定底座(3)通过所述螺栓与所述待测对象连接。

9.如权利要求6所述的电阻式应变传感器，其特征在于，所述固定底座(3)上设有导线孔(33)。

10.如权利要求6所述的电阻式应变传感器，其特征在于：所述弹性连接板(21)上与所述固定底座(3)的一端设有削弱槽(4)。

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