CN2530245Y - 厚膜倾角传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种测量倾角的新型传感器。主要由悬臂梁、固支垫片、质量块等构成，它是采用厚膜技术，在靠近悬臂梁根部位置的A、B面分别安装四个厚膜应变电阻，固支垫片和悬臂梁根部连接，将零点补偿网络接入惠斯顿全桥，安装铅或铜质量块，形成厚膜倾角传感器。本实用新型传感器性能稳定、工作温度范围宽、功耗小、成本低、易于批量生产、应用面广。
Description
本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种能够测量仪器基准面与地球水平面夹角的传感器。
目前国内外测倾角的传感器主要有电容式、压电式两种结构。电容式传感器利用电容器的参数变化引起电容量变化，再通过测量线路将其转换成电信号。电容式传感器受分布电容的影响，其性能不够稳定、价格较高、体积偏大；压电式传感器采用石英晶体或压电陶瓷片，利用压电效应而制成，工艺复杂、价格昂贵、线性度较低。
本实用新型的目的是提出一种新型应变式厚膜传感器，这种传感器采用厚膜力敏技术，在高铝陶瓷悬臂梁上丝网印刷、固结厚膜应变电阻，安装质量块，形成厚膜倾角传感器。
本实用新型的技术方案是：一种厚膜倾角传感器，包括固支垫片(1)、应变电阻(2)、悬臂梁(3)、质量块(4)、螺钉(5)、受载孔(6)、Pd-Ag导带(7)、补偿网络(8)，其特征在于：
所述的固支垫片(1)用陶瓷制备分上下两片粘结在高铝瓷材料制造的悬臂梁(3)的一端，固支垫片(1)和悬臂梁(3)根部连接，玻璃浆料将固支垫片(1)分别固结在悬臂梁(3)根部的A、B面，形成一端固支，一端自由的感压悬臂梁；
在靠近悬臂梁(3)根部位置的A、B面还分别安置四个厚膜应变电阻(2)，R1.R3置于A面，R2.R4置于B面，用Pd-Ag导带(7)将其连接成惠斯顿力敏全桥，将零点补偿网络(8)接入厚膜力敏全桥；
用铅、铜等金属加工成的质量块(4)分上下两片安装在悬臂梁(3)的自由端，螺钉(5)将质量块(4)通过悬臂梁(3)的自由端受载孔(6)上紧，形成厚膜倾角传感器整体。
传感器装入外壳，将感压悬臂梁Pd-Ag导带(7)上的引线分别接电源和测量仪表，当传感器贴近测量基准面并与地球水平面有一夹角时，传感器感受的贯性力通过质量块(4)传递到感压悬臂梁上，使陶瓷悬臂梁挠曲变形，四个厚膜应变电阻(2)中的R1、R3受拉应力、阻值变小，R2、R4受压应力、阻值变大，R1～R4组成的力敏全桥失衡，产生输出电压信号U，通过放大的A/D变换和数据处理、计算，即可求得传感器与测量水平面的夹角θ值。
本实用新型的有益效果是：性能优良、价格低廉、体积小，适合于大批量生产制作，可广泛应用于建筑、测绘等领域的水平校准及倾角测量。
下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型厚膜应变电阻网络示意图。
图中：固支垫片1、厚膜应变电阻全桥2、悬臂梁3、质量块4、螺钉5、受载孔6、Pd-Ag导带7、零点补偿网络8。
如图1所示，本实用新型结构是：在高铝瓷悬臂梁(3)的A、B面分别丝网印刷Pd-Ag导带7和R1～R4厚膜应变电阻2，然后用高温玻璃浆料将两块固支垫片1分别粘结在悬臂梁根部的A、B面，经高温结形成根部固支的感压悬臂梁。然后将零点补偿网络连接到桥路中，进行温度补偿和零点补偿。最后将铅质量块4通过受载孔6装在悬臂梁3上，并旋紧螺钉5。
本实用新型的实施例是：采用高铝瓷加工成悬臂梁及垫片，悬臂梁采用流延法工艺成型，1700～1800℃烧结，垫片采用热压铸成型工艺制作、1700℃高温烧成。在靠近悬臂梁根部的位置印刷烧结pd-Ag导带，然后再印刷厚膜应变电阻。待应变电阻烘干，用玻璃浆料将垫片粘结在悬臂梁根部的A、B面并同时高温烧结应变电阻及固支垫片，形成一端固支的感压悬臂梁。最后将质量块安装在悬臂梁的自由端，形成厚膜倾角传感器。
本实用新型的使用方法是：传感器装入外壳，将感压悬臂梁Pd-Ag导带上的引线分别接电源和测量仪表。当传感器与所测水平面有一夹角时，质量块产生的惯性力传递到感压悬臂梁上，使陶瓷悬臂梁挠曲变形，R1、R3受拉应力，阻值变小；R2、R4受压应力，阻值变大。由R1～R4组成的力敏全桥失衡，产生输出电压信号U。通过A/D变换和数据处理、计算，即可求得传感器与测量水平面的夹角θ值。
Claims (1)
1.一种厚膜倾角传感器，包括固支垫片(1)、应变电阻(2)、悬臂梁(3)、质量块(4)、螺钉(5)、受载孔(6)、Pd-Ag导带(7)、补偿网络(8)，其特征在于：
所述的固支垫片(1)用陶瓷制备分上下两片粘结在高铝瓷材料制造的悬臂梁(3)的一端，固支垫片(1)和悬臂梁(3)根部连接，玻璃浆料将固支垫片(1)分别固结在悬臂梁(3)根部的A、B面，形成一端固支，一端自由的感压悬臂梁；
在靠近悬臂梁(3)根部位置的A、B面还分别安置四个厚膜应变电阻(2)，R1、R3置于A面，R2、R4置于B面，用Pd-Ag导带(7)将其连接成惠斯顿力敏全桥，将零点补偿网络(8)接入厚膜力敏全桥；
用铅、铜等金属加工成的质量块(4)分上下两片安装在悬臂梁(3)的自由端，螺钉(5)将质量块(4)通过悬臂梁(3)的自由端受载孔(6)上紧，形成厚膜倾角传感器整体。
传感器装入外壳，将感压悬臂梁Pd-Ag导带(7)上的引线分别接电源和测量仪表，当传感器贴近测量基准面并与地球水平面有一夹角时，传感器感受的贯性力通过质量块(4)传递到感压悬臂梁上，使陶瓷悬臂梁挠曲变形，四个厚膜应变电阻(2)组成的力敏全桥失衡，产生输出电压信号U，通过电路放大、A/D变换、数据处理、计算，即可求得传感器与测量水平面的夹角θ值。
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| CN109507450A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-03-22 | 西安交通大学 | 一种悬臂梁式挠曲电加速度传感器及加速度测量方法 |
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