专利名称：面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于对交变载荷进行测量的力检测技术领域，具体涉及一种面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器。
背景技术：
力传感技术是现代科技发展过程中的一项重要科学技术，现有的力检测方法主要有应变式、压电式和磁致伸缩式几种，应变式传感器依赖于贴片的工艺和精度，并且线性工作区间小，动态响应较差；压电式和磁致伸缩式力传感器则分别依靠材料的压电效应和磁致伸缩逆效应对力进行检测，其动态特性较好，灵敏度较高；但这一类传感器的共同缺陷在于其材料脆性较大，只能对其施加单一方向的载荷；在不改变传感器装配方向的条件下，无法对方向交变的时变负载进行测量。如图1所示，连续时变负载的方向和大小随时间变化，设其正方向表示压力，负方向表示拉力，^时刻之前负载正交变换，~时刻之后负载变为静态常力。现有的压电式和磁致伸缩式力传感器由于材料自身物理特性的限制，无法对图1所示的方向交变的时变负载进行连续测量。
实用新型内容本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器，可以在不改变传感器装配方向的条件下，实现对外界拉力或者压力进行同时测量的目的。本实用新型是通过如下技术方案实现的一种面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器，包括底座和安装在底座上的壳体，以及设置在壳体内的Fe-Ga合金棒、提取线圈、锁紧螺母、传递轴、预压弹簧，线圈骨架、励磁线圈和预压螺母；所述Fe-Ga合金棒的上端通过锁紧螺母与传递轴进行锁紧配合，Fe-Ga合金棒的下端通过螺纹与底座固定连接；预压弹簧安装于传递轴和预压螺母之间，预压螺母与壳体的内壁通过螺纹连接；线圈骨架设置于Fe-Ga合金棒的外部，励磁线圈绕制于线圈骨架上，提取线圈绕置在Fe-Ga合金棒上。进一步的，线圈骨架的上下两端均安装有导磁块。进一步的，所述Fe-Ga合金棒的下端安置有霍尔传感器。本实用新型所述的面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器的Fe-Ga合金棒上端通过锁紧螺母与传递轴进行锁紧配合，合金棒下端通过螺纹与底座进行固定，从而可以通过传递轴对合金棒进行拉伸或者挤压，实现对交变时变负载进行连续测量的目的。本实用新型所述的Fe-Ga合金棒为敏感元件，通过检测Fe-Ga合金磁化率的变化来表征外加负载的大小。Fe-Ga合金是一种既有良好机械性能又有较大磁致伸缩比的磁致伸缩材料，其脆性小，抗拉强度高，可以承受连续交变的拉力和压力负载。当合金承受连续时变负载时，材料的磁化率发生改变，从而引起系统磁路中磁感应强度和磁场强度的变化，通过检测磁场强度的改变可以获得外加拉力或者压力的大小。
图1为交变载荷时变示意图；图2为本实用新型所述磁致伸缩式力传感器的主视图；图3为本实用新型所述磁致伸缩式力传感器的俯视图；图中各标号的含义如下1-导磁块，2-Fe-Ga合金棒，3_提取线圈，4_锁紧螺母，5_传递轴，6_预压弹簧，7-线圈骨架，8-励磁线圈，9-壳体，10-底座，11-预压螺母。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步详细的说明。如图2、3所示，本实用新型提供了一种面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器，包括底座10和安装在底座10上的壳体9，以及设置在壳体9内的Fe-Ga合金棒2、提取线圈
3、锁紧螺母4、传递轴5、预压弹簧6，线圈骨架7、励磁线圈8和预压螺母11 ;所述Fe-Ga合金棒2的上端通过锁紧螺母4与传递轴5进行锁紧配合，Fe-Ga合金棒2的下端通过螺纹与底座10固定连接，从而可以通过传递轴5对Fe-Ga合金棒2进行拉伸或者挤压。预压弹簧6安装于传递轴5和预压螺母11之间，对Fe-Ga合金提供预应力；预压螺母11与壳体9的内壁通过螺纹连接；线圈骨架7设置于Fe-Ga合金棒2的外部，装配于壳体9内，励磁线圈8绕制于线圈骨架7上，对Fe-Ga合金棒2提供激励磁场，提取线圈3绕置在Fe-Ga合金棒2上。优选的，线圈骨架7的上下两端均安装有导磁块I。本实用新型中Fe-Ga合金棒2的两端具有与锁紧结构配合的接口，而传统的压电材料、Terfenol-D等材料脆性大,无法进行机械加工，因此无法实现对交变的时变负载进行连续测量。Fe-Ga合金棒2为一种现有的磁致伸缩材料，本实用新型不对该材料和组分进行限定。当对传递轴5施加交变载荷时,合金棒受到拉伸或者挤压，由于Fe-Ga合金磁致伸缩逆效应，引起合金内部磁化率发生相应变化，进而在提取线圈3两端产生感应电动势，通过信号调制技术，在提取线圈两端分离出应力变化引起的感应电动势大小，从而可以达到对外界交变负载进行检测的目的。为了对静态常力进行测量，本实用新型可以在Fe-Ga合金棒2的下端安置霍尔传感器，对通过合金棒的磁通密度进行测量，进而实现对静态负载的测量。本实用新型不仅局限于上述具体实施方式
，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式
实施本实用新型，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器，其特征在于，包括底座(10)和安装在底座(10)上的壳体(9)，以及设置在壳体(9)内的Fe-Ga合金棒(2)、提取线圈(3)、锁紧螺母 (4)、传递轴(5)、预压弹簧(6)，线圈骨架(7)、励磁线圈(8)和预压螺母(11);所述Fe-Ga合金棒(2)的上端通过锁紧螺母(4)与传递轴(5)进行锁紧配合，Fe-Ga合金棒(2)的下端通过螺纹与底座(10)固定连接；预压弹簧(6)安装于传递轴(5)和预压螺母(11)之间，预压螺母(11)与壳体(9)的内壁通过螺纹连接；线圈骨架(7)设置于Fe-Ga合金棒(2)的外部， 励磁线圈(8)绕制于线圈骨架(7)上，提取线圈(3)绕置在Fe-Ga合金棒(2)上。
2.根据权利要求1所述的面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器，其特征在于，线圈骨架(7)的上下两端均安装有导磁块(I)。
3.根据权利要求1所述的面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器，其特征在于，所述 Fe-Ga合金棒(2)的下端安置有霍尔传感器。
专利摘要本实用新型提供了一种面向交变载荷的磁致伸缩式力传感器，包括底座和安装在底座上的壳体，以及设置在壳体内的Fe-Ga合金棒、提取线圈、锁紧螺母、传递轴、预压弹簧，线圈骨架、励磁线圈和预压螺母；所述Fe-Ga合金棒的上端通过锁紧螺母与传递轴进行锁紧配合，Fe-Ga合金棒的下端通过螺纹与底座固定连接；预压弹簧安装于传递轴和预压螺母之间，预压螺母与壳体的内壁通过螺纹连接；线圈骨架设置于Fe-Ga合金棒的外部，励磁线圈绕制于线圈骨架上，提取线圈绕置在Fe-Ga合金棒上。本实用新型的Fe-Ga合金棒上端通过锁紧螺母与传递轴进行锁紧配合，合金棒下端通过螺纹与底座进行固定，从而可以通过传递轴对合金棒进行拉伸或者挤压，实现对交变时变负载进行连续测量的目的。
文档编号G01L1/12GK202886028SQ201220586999
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者舒亮, 吴桂初, 陈定方, 朱翔鸥, 卢全国, 叶鹏, 游颖敏, 赵升 申请人:温州大学