一种拉扭双分量应变传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种拉扭双分量应变传感器，涉及传感器【技术领域】，具体涉及应变传感器的改进技术。包括下螺纹法兰接头、上螺纹法兰接头和承载柱；下螺纹法兰接头和上螺纹法兰接头均为圆柱形结构；在下螺纹法兰接头的底面和上螺纹法兰接头的顶面分别设置有横向槽和纵向槽，横向槽与纵向槽垂直；四个承载柱竖向设置并连接于下螺纹法兰接头和上螺纹法兰接头之间，四个承载柱均布于下螺纹法兰接头轴线为圆心的圆周上；在四个承载柱中间粘贴有测量轴向拉力的应变片，在四个承载柱的根部粘贴有测量扭矩的应变片。本实用新型解决了现有的应变传感器由于弹性体在机械加工中的加工精度所带来的影响，使得传感器的抗偏载能力差，方位误差大的问题。
【专利说明】一种拉扭双分量应变传感器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及传感器【技术领域】，具体涉及应变传感器的改进技术。
【背景技术】
[0002] 应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片 则是其最常采用的传感元件。它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感 元件。
[0003] 现有的应变传感器由于弹性体在机械加工中的加工精度所带来的影响，使得传感 器的抗偏载能力差，方位误差大。
【发明内容】
[0004] 本实用新型提供一种拉扭双分量应变传感器，本实用新型解决了现有的应变传感 器由于弹性体在机械加工中的加工精度所带来的影响，使得传感器的抗偏载能力差，方位 误差大的问题。
[0005] 为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：一种拉扭双分量应变传感器，包 括下螺纹法兰接头F1、上螺纹法兰接头F2和承载柱F3 ;下螺纹法兰接头F1和上螺纹法兰 接头F2均为圆柱形结构，上螺纹法兰接头F2与下螺纹法兰接头F1轴线重合并上下设置； 在下螺纹法兰接头F1的底面和上螺纹法兰接头F2的顶面分别设置有横向槽F5和纵向槽 F4,横向槽F5与纵向槽F4垂直；四个承载柱F3坚向设置并连接于下螺纹法兰接头F1和上 螺纹法兰接头F2之间，四个承载柱F3均布于下螺纹法兰接头F1轴线为圆心的圆周上；在 四个承载柱F3中间粘贴有测量轴向拉力的应变片，在四个承载柱F3的根部粘贴有测量扭 矩的应变片；在每个承载柱F3的两个相对面的中间各粘贴有一个正应变的应变片和一个 负应变的应变片；在与该正应变的应变片相对的另外一个侧面粘贴有负应变的应变片。
[0006] 本实用新型的优点：传感器可以利用一个弹性体同时承受拉力、扭矩参数。通过改 变结构尺寸，可以实现（5?100)kN、（50?1000)N.m的拉力和扭矩两个参数的同时测量。 传感器弹性体采用四柱式（四个承载柱）结构，可以极大的降低由于弹性体在机械加工中 的加工精度所带来的影响，可以提高传感器的抗偏载能力，减少方位误差。同时该传感器还 具有动态响应频率高，体积小、重量轻，便于携带等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本实用新型结构示意图；
[0008] 图2是图1的C-C剖视图；
[0009] 图3是图1的D向局部视图；
[0010] 图4是图1的A向视图；
[0011] 图5是图1的B向视图；
[0012] 图6是本实用新型应变片粘贴位置示意图；
[0013] 图7是轴向拉力测量的应变片组成的电桥电路图；
[0014] 图8是扭矩测量的应变片组成的电桥电路图。
[0015] 图中符号说明：下螺纹法兰接头F1，上螺纹法兰接头F2,承载柱F3,纵向槽F4,横 向槽F5,螺纹孔F6,应变片1-24。
【具体实施方式】
[0016] 下面用最佳的实施例对本实用新型做详细的说明。
[0017] 如图1-6所示，一种拉扭双分量应变传感器，包括下螺纹法兰接头F1、上螺纹法兰 接头F2和承载柱F3 ;下螺纹法兰接头F1和上螺纹法兰接头F2均为圆柱形结构，上螺纹法 兰接头F2与下螺纹法兰接头F1轴线重合并上下设置；在下螺纹法兰接头F1的底面和上螺 纹法兰接头F2的顶面分别设置有横向槽F5和纵向槽F4,横向槽F5与纵向槽F4垂直；四 个承载柱F3坚向设置并连接于下螺纹法兰接头F1和上螺纹法兰接头F2之间，四个承载柱 F3均布于下螺纹法兰接头F1轴线为圆心的圆周上；在四个承载柱F3中间粘贴有测量轴向 拉力的应变片，在四个承载柱F3的根部粘贴有测量扭矩的应变片。承载柱F3中心截面与 下螺纹法兰接头F1纵向切面之间形成45度夹角。在每个承载柱F3的两个相对面的中间 各粘贴有一个正应变的应变片和一个负应变的应变片。在每个承载柱F3的一个侧面的根 部粘贴有下应变的应变片，在与该正应变的应变片相对的另外一个侧面粘贴有负应变的应 变片。在下螺纹法兰接头F1的底面和上螺纹法兰接头F2的顶面分别有四个螺纹孔F6。四 个螺纹孔F6均布于下螺纹法兰接头F1或上螺纹法兰接头F2轴线为圆心的圆周上；螺纹孔 F6的径向中心线与纵向切面之间形成45度夹角。
[0018] 传感器由上下螺纹法兰接头来传递拉力参数，上下螺纹法兰接头设计成对称的十 字槽结构来传递扭矩。传感器在每根承载柱上都贴有6个应变片，共有24个应变片，组成 2个电桥，共有2路输出信号，一路为拉力测量信号，另一路为扭矩测量信号。测量电路全 部采用直流对称全桥测量电路，供桥电压为（5?10)V。其中，轴向拉力（Z方向）通过四根 承载柱中间表面上粘贴的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16应变片来测量，其 中1、3、5、7、9、11、13、15是正应变，2、4、6、8、10、12、14、16是负应变，组成的电桥电路如图7 所示。扭矩(M)通过粘贴在四根承载柱根部的17、18、19、20、21、22、23、24八个应变片来测 量，其中17、19、21、23是正应变，18、20、22、24是负应变，组成的电桥电路如图8所示。
[0019] 最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例， 而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此 所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
【权利要求】
1. 一种拉扭双分量应变传感器，其特征在于，包括下螺纹法兰接头（F1)、上螺纹法兰 接头（F2)和承载柱（F3);下螺纹法兰接头（F1)和上螺纹法兰接头（F2)均为圆柱形结构， 上螺纹法兰接头（F2)与下螺纹法兰接头（F1)轴线重合并上下设置；在下螺纹法兰接头 (F1)的底面和上螺纹法兰接头（F2)的顶面分别设置有横向槽（F5)和纵向槽（F4)，横向槽 (F5)与纵向槽（F4)垂直；四个承载柱（F3)坚向设置并连接于下螺纹法兰接头（F1)和上 螺纹法兰接头（F2)之间，四个承载柱（F3)均布于下螺纹法兰接头（F1)轴线为圆心的圆周 上；在四个承载柱（F3)中间粘贴有测量轴向拉力的应变片，在四个承载柱（F3)的根部粘贴 有测量扭矩的应变片；在每个承载柱（F3)的两个相对面的中间各粘贴有一个正应变的应 变片和一个负应变的应变片；在与该正应变的应变片相对的另外一个侧面粘贴有负应变的 应变片。
2. 如权利要求1所述一种拉扭双分量应变传感器，其特征在于，在下螺纹法兰接头 (F1)的底面和上螺纹法兰接头（F2)的顶面分别有四个螺纹孔（F6)。
3. 如权利要求2所述一种拉扭双分量应变传感器，其特征在于，四个螺纹孔（F6)均布 于下螺纹法兰接头（F1)或上螺纹法兰接头（F2)轴线为圆心的圆周上。
【文档编号】G01B7/16GK203893813SQ201320834240
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】焦洋, 段长生, 刘玉波, 东方, 陈博, 艾兆春 申请人:黑龙江华安精益计量技术研究院有限公司