CN218271168U - 一种二分量力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器检测技术领域，尤其涉及一种二分量力传感器，包括：弹性体主体和电阻应变片；弹性体主体包括被测物体端、传感器安装端和应变梁；被测物体端整体为环状结构，靠近被测物体设置，传感器安装端为圆柱体结构，一端与传感器固定连接；应变梁包括横向梁与竖向梁，横向梁设置四个，沿被测物体端径向安装，竖向梁设置四个，连接所被测物体端与传感器安装端；电阻应变片安装在所述横向梁和所述竖向梁上，所述横向梁上表面分别安装电阻应变片，所述竖向梁相对的一组外表面安装电阻应变片。本实用新型在弹性体主体结构的横向梁和竖向梁安装电阻应变片，将受力产生的弹性应变量转化为电阻变化，通过惠士顿电桥桥路实现二分量力的测量。

Description

一种二分量力传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器检测技术领域，尤其涉及一种二分量力传感器。

背景技术

力传感器是能够感受压力信号，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，且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，提供一种二分量力传感器，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，来实现水平与竖直方向上力的分量的检测。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种二分量力传感器，包括：弹性体主体和电阻应变片；

所述弹性体主体包括被测物体端、传感器安装端和应变梁；所述被测物体端整体为环状结构，靠近被测物体设置，所述传感器安装端为圆柱体结构，一端与传感器固定连接；所述应变梁包括横向梁与竖向梁，所述横向梁设置四个，沿被测物体端径向安装，所述竖向梁设置四个，连接所述被测物体端与传感器安装端；

所述电阻应变片安装在所述横向梁和所述竖向梁上，所述横向梁上表面分别安装电阻应变片，所述竖向梁相对的一组外表面安装电阻应变片。

进一步地，所述四个横向梁沿着被测物体端的环状结构均匀布置。

进一步地，所述横向梁上的电阻应变片设置四个，两个安装在相对的横向梁靠近圆心的一端，另外两个安装在另一组相对的横向梁远离圆心的一端，所述竖向梁上的电阻应变片设置四个，分别安装在相对的一组竖向梁外表面的上下两端。

进一步地，还包括外壳和下盖板，所述传感器安装端一面设置有下盖板，另一面与外壳连接，所述外壳容纳弹性体主体，传感器安装端与外壳连接的一面为台阶形止口，外壳抵住止口安装。

进一步地，还包括被测物体安装面，所述被测物体安装面设置于所述被测物体端环形结构内，与被测物体固定，并与横向梁连接。

进一步地，所述被测物体安装面通过所述外壳上的孔凸出于外壳表面，且与所述外壳留有间隙。

进一步地，所述被测物体安装面靠近横向处开设凹槽，与所述衡量另一端接触的被测物体端相应位置设置凹槽，所述横梁设置在凹槽处，连接被测物体安装面与被测物体端。

进一步地，所述传感器安装端开设贯走线孔，所述下盖板相应位置开设走线孔。

本实用新型的有益效果为：二分量力传感器由弹性体主体、外壳、下盖板和电阻应变片组成，整体结构简单、紧凑，便于安装、应用范围广；通过在横向和竖向的应变梁上安装电阻应变片，当应变梁受力时带动电阻应变片发生形变，将弹性应变量转化为其电阻值的变化，经过数据处理分析得到具体的压力值，实现对力在水平和竖直方向上分量的检测。

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二分量力传感器内部结构示意图；

图2为二分量力传感器整体结构示意图；

图3为图1中结构俯视图；

图4为横向梁上电阻应变片组成的惠士顿电桥桥路；

图5为图1中结构仰视图；

图6为图1中结构左视图；

图7为图1中结构右视图；

图8为竖向梁上电阻应变片组成的惠士顿电桥桥路；

附图标记：1、弹性体主体；11、被测物体端；12、传感器安装端；121、走线孔；13、应变梁；131、横向梁；132、竖向梁；2、电阻应变片；3、外壳；4、下盖板；5、被测物体安装面。

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4所示的一种二分量力传感器，其特征在于，包括：弹性体主体1和电阻应变片2；弹性体主体1包括被测物体端11、传感器安装端12和应变梁13；被测物体端11整体为环状结构，靠近被测物体设置，传感器安装端12为圆柱体结构，一端与传感器固定连接；应变梁13包括横向梁131与竖向梁132，横向梁131设置四个，沿被测物体端11径向安装，竖向梁132设置四个，连接被测物体端11与传感器安装端12；电阻应变片2安装在横向梁131和竖向梁132上，横向梁131上表面分别安装电阻应变片2，竖向梁132相对的一组外表面安装电阻应变片2。

在具体实施过程中，被测物体端11靠近被测物体设置，主要用于安装固定横向梁131，传感器安装端12与传感器固定，通过传感器实现被测力量值信息的传输，当被测物体受力，弹性体主体1上的横向梁131和竖向梁132受压发生弹性变形，产生应变量，粘贴在其上的电阻应变片2将被测物体的受力大小由弹性应变量转化为电阻变化，横向梁131和竖向梁132上的四个电阻应变片2分别组成如图5和图8所示的惠士顿电桥桥路，通过电路将电阻变化转化为电压输出，最后经过数据分析处理生成被测物体在横向和竖向受力的大小。

作为上述实施例的优选，四个横向梁131沿着被测物体端11的环状结构均匀布置，保证四根横向梁131受力均匀。

应变梁式力传感器通常可用于测量较小压力，当横向梁131和竖向梁132受力变形时，两端固定的梁最大应变在两端及中间，将电阻应变片2贴在此处，因此如图3和图6-7所示，横向梁131上的电阻应变片2设置四个，两个安装在相对的横向梁131靠近圆心的一端，另外两个安装在另一组相对的横向梁131远离圆心的一端，竖向梁132上的电阻应变片2设置四个，分别安装在相对的一组竖向梁132外表面的上下两端。

为了保护电阻应变片2、电路板等电子元器件，二分量力传感器还包括外壳3和下盖板4，传感器安装端12一面设置有下盖板4，另一面与外壳3连接并容纳弹性体主体1，传感器安装端12与外壳3连接的一面为台阶形止口，外壳3抵住止口安装，使外壳3安装更为稳固。

作为上述实施例的优选，二分量力传感器还包括被测物体安装面5，被测物体安装面5设置于被测物体端11环形结构内，与被测物体固定，并与横向梁131连接，被测物体安装面5与被测物体接触，力通过被测物体安装面5传递给横向梁131，横向梁131与被测物体安装面5接触的一端受压向下移动，横向梁131产生形变，使电阻应变片2电阻变化。

被测物体安装面5通过所述外壳3上的孔凸出于外壳3表面，将被测物体安装面5连通弹性体主体1容纳于外壳3内，起到保护作用，被测物体安装面5与外壳3留有变形间隙。

作为上述实施例的优选，被测物体安装面5靠近横向梁131处开设凹槽，与横向梁131另一端接触的被测物体端11相应位置设置凹槽，横向梁131设置在凹槽处，连接被测物体安装面5与被测物体端11，这样的设计使得横向梁131的长度得到延长，其受力相同时形变更大，电阻变化更明显，可以提升测量灵敏度和精度。

二分量力传感器的电路板内置，传感器安装端12开设走线孔121，下盖板4相应位置开设走线孔121，用于接线。

此外，二分量力传感器主体材料选用17-4PH合金，是由铜、铌/钶构成的沉淀、硬化、马氏体不锈钢，抗拉强度达到1176MPa，具有强度高、抗腐蚀性能强、机械性能好的特点，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)

1.一种二分量力传感器，其特征在于，包括：弹性体主体和电阻应变片；

所述弹性体主体包括被测物体端、传感器安装端和应变梁；所述被测物体端整体为环状结构，靠近被测物体设置，所述传感器安装端为圆柱体结构，一端与传感器固定连接；所述应变梁包括横向梁与竖向梁，所述横向梁设置四个，沿被测物体端径向安装，所述竖向梁设置四个，连接所述被测物体端与传感器安装端；

所述电阻应变片安装在所述横向梁和所述竖向梁上，所述横向梁上表面分别安装电阻应变片，所述竖向梁相对的一组外表面安装电阻应变片。

2.根据权利要求1所述的一种二分量力传感器，其特征在于，所述四个横向梁沿着被测物体端的环状结构均匀布置。

3.根据权利要求1所述的一种二分量力传感器，其特征在于，所述横向梁上的电阻应变片设置四个，两个安装在相对的横向梁靠近圆心的一端，另外两个安装在另一组相对的横向梁远离圆心的一端，所述竖向梁上的电阻应变片设置四个，分别安装在相对的一组竖向梁外表面的上下两端。

4.根据权利要求1所述的一种二分量力传感器，其特征在于，还包括外壳和下盖板，所述传感器安装端一面设置有下盖板，另一面与外壳连接，所述外壳容纳弹性体主体，传感器安装端与外壳连接的一面为台阶形止口，外壳抵住止口安装。

5.根据权利要求4所述的一种二分量力传感器，其特征在于，还包括被测物体安装面，所述被测物体安装面设置于所述被测物体端环形结构内，与被测物体固定，并与横向梁连接。

6.根据权利要求5所述的一种二分量力传感器，其特征在于，所述被测物体安装面通过所述外壳上的孔凸出于外壳表面，且与所述外壳留有间隙。

7.根据权利要求5所述的一种二分量力传感器，其特征在于，所述被测物体安装面靠近横向梁处开设凹槽，与所述横向梁另一端接触的被测物体端相应位置设置凹槽，所述横向梁设置在凹槽处，连接被测物体安装面与被测物体端。

8.根据权利要求4所述的一种二分量力传感器，其特征在于，所述传感器安装端开设走线孔，所述下盖板相应位置开设走线孔。

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