CN218239137U - 一种单轴力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及一种单轴力传感器，该单轴力传感器包括：弹性体主体、应变梁和电阻应变片；所述弹性体主体为中部贯通的圆柱形结构，贯通区域用于容纳应变梁和电阻应变片；所述应变梁设置有四个，沿所述弹性体主体周向均匀安装在所述贯通区域内，并且与所述弹性体主体连接；所述电阻应变片分别贴在所述四个应变梁左右两侧相对应的位置。本实用新型通过在应变梁上安装电阻应变片，利用电阻应变片的应变效应实现力的测量。

Description

一种单轴力传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，尤其涉及一种单轴力传感器。

背景技术

力传感器是能够感受力的信号、将力的量值转换为相关电信号的器件，因其能对张力、拉力、压力、重量等力学量进行检测，故广泛应用于动力设备、工程机械等领域中，成为不可缺少的核心部件。

近些年随着我国科学技术的飞速发展，普通的测力方式已经无法满足各行业现有的各种需求，对力传感器的要求也越来越高，有特定压力检测，也有全方面的压力检测，这使得对力传感器的测量精确性、使用简捷性要求更高，目前国内测力传感器产品普遍存在可靠性较低，性能精度相对于国外较差的情况。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种单轴力传感器，通过弹性体主体的结构设计与电阻应变片的合理贴片布局，利用电阻应变片应变效应，测量竖直方向上的力的分量，结构简单，成本低、适用范围广。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种单轴力传感器，包括：弹性体主体、应变梁和电阻应变片；

所述弹性体主体为中部贯通的圆柱形结构，贯通区域用于容纳应变梁和电阻应变片；

所述应变梁设置有四个，沿所述弹性体主体周向均匀安装在所述贯通区域内，并且与所述弹性体主体连接；

所述电阻应变片分别贴在所述四个应变梁左右两侧相对应的位置。

进一步地，所述电阻应变片贴在所述应变梁两侧面的中间位置。

进一步地，还包括上盖和底盖，所述弹性体主体一侧安装有上盖，另一侧安装有底盖。

进一步地，还包括被测物体安装部，所述被测物体安装部设置于所述弹性体主体中部贯通区域内，与所述四个应变梁连接，且靠近上盖，所述上盖开设安装孔，安装孔形状与被测物体安装部相匹配，所述被测物体安装部经由安装孔，突出于上盖表面设置。

进一步地，所述被测物体安装部与上表面相邻的侧壁为台阶形止口结构，所述上盖抵住被测物体安装部的止口设置。

进一步地，所述止口朝向上盖的壁面分别为第一台阶面与第二台阶面，所述第一台阶面与第二台阶面与上盖留有一定间隙。

进一步地，所述应变梁与弹性体主体贯通区域内壁面接触处开设缺口，所述应变梁一端与被测物体安装部连接，一端与缺口壁面连接。

进一步地，还包括出线格兰头，所述出线格兰头设置在所述弹性体主体外壁面上。

本实用新型的有益效果为：单轴力传感器由弹性体主体、上盖、底盖、出线格兰头和电阻应变片组成，结构简单、紧凑，生产成本低，安装方便、测量范围广；通过在应变梁上布置电阻应变片，当应变梁受力时带动电阻应变片发生形变，电阻应变片产生应变效应，进而通过电阻应变片组成的惠士顿电桥电路输出电压信号，实现力的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型中记载的一些实施例，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单轴力传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中单轴力传感器的仰视图；

图3为去除上盖后单轴力传感器的俯视图；

图4为图3中电阻应变片组成的惠士顿电桥电路；

图5为图3中A-A剖视图；

附图标记：1、弹性体主体；11、缺口；2、应变梁；3、电阻应变片；4、上盖；5、底盖；6、被测物体安装部；61、止口；611、第一台阶面；612、第二台阶面；7、出线格兰头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1到图5所示的一种单轴力传感器，包括：弹性体主体1、应变梁2和电阻应变片3；弹性体主体1为中部贯通的圆柱形结构，贯通区域用于容纳应变梁2和电阻应变片3；应变梁2设置有四个，沿弹性体主体1周向均匀安装在所贯通区域内，并且与弹性体主体1连接；电阻应变片3分别贴在四个应变梁2左右两侧相对应的位置。

在具体实施过程中，当应变梁2受到作用力时，应变梁2受压发生弹性形变，安装于其上的电阻应变片3也随之变形，进而产生应变效应，电阻应变片3阻值随形变大小产生相应变化，并通过电阻应变片3组成的惠士顿电桥电路，如图4所示，将阻值变化转化为电压信号输出，经过数据处理后得到力的具体大小，实现力的测量。

应变梁2沿弹性体主体1均匀分布，保证应变梁2所受应力均匀，电阻应变片3在粘贴过程中，在应变梁2侧壁面中心相对应安装，用于接收应变梁2所受作用力。

作为上述实施例的优选，该单轴力传感器还包括上盖4和底盖5，弹性体主体1一侧安装有上盖4，另一侧安装有底盖5，用于保护弹性体主体1内部的电器元件。

为了将被测物体所受作用力传递至应变梁2并使其发生弹形变，设置被测物体安装部6，被测物体安装部6设置于弹性体主体1中部贯通区域内，与四个应变梁2连接，且靠近上盖4，上盖4开设安装孔，安装孔形状与被测物体安装部6相匹配，被测物体安装部6经由安装孔，突出于上盖4表面设置，将被测物体安装部6与被测物体连接，当被测物体受力后作用力由被测物体安装部6传递给应变梁2，由于应变梁2一端固定，当被测物体安装部6向与其接触的一端应变梁2施加作用力后，应变梁2此端即发生位移，电阻应变片3随之发生弹性变形。

作为上述实施例的优选，被测物体安装部6与上表面相邻的侧壁设计成台阶形止口61结构，上盖4抵住被测物体安装部6的止口61设置。

止口61朝向上盖4的壁面分别为第一台阶面611与第二台阶面612，第一台阶面611与第二台阶面612与上盖4留有一定间隙，为应变梁2的形变留有间隙。

应变梁2与弹性体主体1贯通区域内壁面接触处开设缺口11，应变梁2一端与被测物体安装部6连接，一端与缺口11壁面连接，在不增加单轴力传感器弹性体主体1尺寸的同时，通过结构设计延长了应变梁2，在结构方面易于实现小型化、整体化和品种多样化，安装方便、适用范围广，且当物体受力情况不变时电阻应变片3的应变效应更为明显，有利于提高力传感器的检测灵敏度和精确性。

弹性体主体1外壁面上设置了出线格兰头用于接线7。

在实际生产过程中，单轴力传感器的主体材料选用航空铝合金7075 T651，具有强度高、抗腐蚀性能强、机械性能好的特点，使得传感器能在恶劣条件下工作。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种单轴力传感器，其特征在于，包括：弹性体主体、应变梁和电阻应变片；

所述弹性体主体为中部贯通的圆柱形结构，贯通区域用于容纳应变梁和电阻应变片；

所述应变梁设置有四个，沿所述弹性体主体周向均匀安装在所述贯通区域内，并且与所述弹性体主体连接；

所述电阻应变片分别贴在所述四个应变梁左右两侧相对应的位置。

2.根据权利要求1所述的一种单轴力传感器，其特征在于，所述电阻应变片贴在所述应变梁两侧面的中间位置。

3.根据权利要求1所述的一种单轴力传感器，其特征在于，还包括上盖和底盖，所述弹性体主体一侧安装有上盖，另一侧安装有底盖。

4.根据权利要求1所述的一种单轴力传感器，其特征在于，还包括被测物体安装部，所述被测物体安装部设置于所述弹性体主体中部贯通区域内，与所述四个应变梁连接，且靠近上盖，所述上盖开设安装孔，安装孔形状与被测物体安装部相匹配，所述被测物体安装部经由安装孔，突出于上盖表面设置。

5.根据权利要求4所述的一种单轴力传感器，其特征在于，所述被测物体安装部与上表面相邻的侧壁为台阶形止口结构，所述上盖抵住被测物体安装部的止口设置。

6.根据权利要求5所述的一种单轴力传感器，其特征在于，所述止口朝向上盖的壁面分别为第一台阶面与第二台阶面，所述第一台阶面与第二台阶面与上盖留有一定间隙。

7.根据权利要求1所述的一种单轴力传感器，其特征在于，所述应变梁与弹性体主体贯通区域内壁面接触处开设缺口，所述应变梁一端与被测物体安装部连接，一端与缺口壁面连接。

8.根据权利要求1所述的一种单轴力传感器，其特征在于，还包括出线格兰头，所述出线格兰头设置在所述弹性体主体外壁面上。

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