专利名称：塞入式轮重测力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用电阻随作用力大小而变化的性质来计量力或应力的器件。
背景技术：
塞入式测力传感器是测量物体受力大小的器件。例如，将塞入式传感器嵌塞安装
于钢轨的安装孔，当轨道车车轮作用于钢轨，由重力引起钢轨形变导致传感器相应处形变，
使应变片电阻变化，产生变化的电信号输出，由此计算测量所受力的大小。 已有技术中的塞入式测力传感器，第一种如图7、图8所示的日本公司采用的圆锥
台式结构传感器，因该结构为整个界面与刚性结构体接触，属于过盈配合，在通过与刚性结
构体传递应力过程中，由于接触面过大，且随着作用于刚性结构体上外力的增加，安装传感
器的圆孔就会趋于变成椭圆孔，该传感器与刚性结构体之间的接触面积的变化，最终会导
致传感器输出信号的非线性误差较大。 第二种如图9、图IO所示的德国公司采用的圆桶式结构传感器，该传感器在与刚 性结构体接触的传感器表面刻意滚花，力图实现过盈配合的模式，但一旦安装进入孔内后， 传感器与刚性结构体接触面上原来制造好的滚花就会糊成面接触，从而就产生了与第一种 结构相似的情况，加上该传感器弹性体较薄， 一旦装配不到位或想拆下重新安装时，就会成 为废品，且测量精度较低，通常作为开关信号使用。 第三种结构模式，如图11、图12所示，为杭州钱江称重技术有限公司和柳州铁路 科学技术研究所等单位于1989年开始合作开发的等宽等高凸棱锥体塞入式测力传感器， 由于四个凸棱等高原因，当传感器如图5装配，在受到外力P二X)时，如图4、图6所示，安
装孔由圆孔趋于变化成椭圆孔，i-ni方向对传感器挤压力增大，II-IV方向挤压力减小。 当预紧力较小时，传感器n-iv方向两个等高凸棱在受力过程中与钢轨之间将产生间隙，
从而使传感器响应产生非线性；当预紧力过大时，I一III两个凸台将产生过大的接触应力 而引起刚性体的局部塑性，给传感器带来零点不稳定。 第四种结构模式如图13、图14所示的塞入式组合测力传感器(即所谓的三棱塞 入式测力传感器)，该传感器在弹性体的设计、安装和力学分析等方面，都违背了传感器测 量的基本原理，该结构模式无论怎样选择其应变片的形式(或在其测力敏感片的任意位置 上来选择其贴片位置)时，对钢轨轮重的测量和力学分析都将无法实现。 一旦，该传感器应 用于——诸如铁路运输、钢水计量、铁水液位检测、港口码头的起重、桥梁隧道等重大工程 项目中，来作为工程力学与自动化检测，由于此类传感器随着载荷增加而传感器却永远没 有相应的输出信号变化，此时不仅会给国家财产带来无法弥补的损失，还会造成人员伤亡 的重大责任事故，后果不堪设想！
发明内容
本发明要解决塞入式测力传感器易产生非线性误差和零点不稳定的问题，为此提 供本发明的一种塞入式轮重测力传感器，这种传感器能有效克服非线性和零点不稳。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是在环形筒体上设有变形控制区、敏感 区和隔离区，敏感区上贴合有应变片，所述筒体外壁上设有周向均布并径向对称的四条凸 棱，其特殊之是处于I一III径向的所述两凸棱的高度低于处于II-IV径向的所述两凸棱的高度。 所述环形筒体其横截面为圆环形。 由于本发明I一III方向两凸棱略低于II-IV方向两凸棱，使装入钢轨圆孔的传感 器在不受外力作用时II-IV方向两凸棱产生一预应力，I—III方向两凸棱可以不产生预应 力，这样当钢轨受力时，n-iv方向两凸棱的预应力变小，I-III方向两凸棱的应力增加，既 不会使II-IV方向两凸棱处产生间隙，又不会使I-III方向两凸棱产生过大的接触应力，可 以有效改善传感器的非线性误差及零点不稳定的问题。
图l是本发明结构示意图； 图2是图1A-A剖视旋转45°示意图； 图3是钢轨外力作用为零时安装孔为圆形示意图； 图4是钢轨外力作用大于零时安装孔由圆形变成椭圆形示意图； 图5是已有等高凸棱塞入式测力传感器安装于钢性件圆形孔示意图； 图6是已有等高凸棱塞入式测力传感器安装于钢性件圆形孔I-III方向受外力作
用时圆形孔变成椭图孔II-IV方向两凸棱处产生间隔示意图； 图7是已有圆锥台结构塞入式测力传感器外形示意图； 图8是图7K向示意图； 图9是已有圆桶滚花结构塞入式测力传感器外形示意图；
图10是图9传感器端向示意图； 图11是已有等高凸棱塞入式测力传感器结构示意图；
图12是图11B-B剖视旋转45°示意图；
图13是已有三棱塞入式测力传感器安装于钢性件示意图；
图14是已有三棱塞入式测力传感器横截结构示意图。 图中标记为1变形控制区，2敏感区，3凸棱，4隔离区，5补偿板，6应变片，7密封 胶，8屏蔽电缆，9钢性件如钢轨，10安装孔，11等高凸棱塞入式测力传感器，12三凸棱塞入 式测力传感器，1、n、III、IV圆周上45。等分点示意，P外力。
具体实施例方式
塞入式轮重测力传感器，圆环形筒体上设有变形控制区1、敏感区2和隔离区4，敏 感区上贴合有应变片6，筒体内设有补偿板5，传感器外端连有屏蔽电缆8，筒体外壁上设有 周向均布并径向对称的四条凸棱3，处于I-III径向的两凸棱的高度低于处于II-IV径向的 两凸棱的高度。
权利要求
塞入式轮重测力传感器，环形筒体上设有变形控制区(1)、敏感区(2)和隔离区(4)，敏感区上贴合有应变片(6)，所述筒体外壁上设有周向均布并径向对称的四条凸棱(3)，其特征是处于I-III径向的所述两凸棱的高度低于处于II-IV径向的所述两凸棱的高度。
2. 如权利要求1所述的塞入式轮重测力传感器，其特征是所述环形筒体其横截面为圆 环形。
全文摘要
能有效解决非线性和零点不稳缺陷的塞入式轮重测力传感器，环形筒体上设有变形控制区(1)、敏感区(2)和隔离区(4)，敏感区上贴合有应变片(6)，所述筒体外壁上设有周向均布并径向对称的四条凸棱(3)，其特征是处于I-III径向的所述两凸棱的高度低于处于II-IV径向的所述两凸棱的高度。本发明适合作塞入式测力传感器。
文档编号G01L1/22GK101726376SQ20081012172
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者凌行峰, 戴明新, 顾增华 申请人:杭州钱江称重技术有限公司;杭州振华工业称重科技有限公司