一种高准确度大跨度整体式短轨称重传感器的制作方法

本发明涉及一种传感器技术领域，尤其是涉及一种高准确度大跨度整体式短轨称重传感器。

背景技术：

由于高速铁路车辆（高铁、动车），车速的不断提升，在车辆轮重略有偏差或风口等种种情况下，会大大提高脱轨系数（车辆产生可能脱轨概率的系数），为保障安全运行及高铁车辆脱轨系数的研究，急需一种针对高铁车辆的高铁安全检测传感器。其主要是为解决动车组等机车车辆制造及检修企业对轮重、轴重、转向架重量、整车重量的安装调试是否达标，安置是否偏载等问题而研发的一种新的检测装置。

而国内现有产品存在准确度低、跨度（长度）短、传感器区域内各位置信号不一致（平滑区差）等缺点。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术中短轨称重器存在准确度低、跨度短、区域内各位置信号不一致的问题，提供了一种高准确度大跨度整体式短轨称重传感器。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高准确度大跨度整体式短轨称重传感器，包括底板、传感器弹性体和侧板，在传感器弹性体的两个立面上分别设置有两个贴片盲孔，且两个立面上贴片盲孔之间呈两两对称相对，在每个贴片盲孔底面上分别贴有应变片，每两两相对的盲孔内的两个应变片通过导线相连形成惠斯通电桥，两个惠斯通电桥相并联在一起形成短轨传感器电路，短轨传感器电路与控制电路板相连。本发明以特定的配置方式，将两组相同组成的惠斯通电桥的应变片设置在同一梁式或板式传感器弹性体的剪切应变盲孔底面上，实现了在同一传感器弹性体上具有跨度大，准确度高，平滑区好的优点的传感器结构。满足了国内对该类产品的使用要求，解决了动车组等机车车辆制造及检修企业对轮重、轴重、转向架重量、整车重量的安装调试是否达标，安置是否偏载等问题的检测，提高了高速铁路车辆（高铁、动车）的安全保障。本发明中每一对相对的盲孔构成一个独立的测区，每个独立的测区具有单独的惠斯通电桥接线和单独的工艺补偿。短轨传感电路由两个惠斯通电桥并联而成，所以当作用力作用在此短轨传感器电路称量区内不同的点位上时，都相当于作用在其中一个惠斯通电桥上，且在每个惠斯通电桥上所得到的准确度和信号都一致，实现了短轨传感器电路具有多个测区的目的。

作为一种优选方案，所述应变片包括压片和拉片，相对的两个应变片的压片和拉片共同构成一个惠斯通电桥。本方案中应变片为双斜片。

作为一种优选方案，应变片分别为相对的第一应变片和第二应变片，第三应变片和第四应变片，第一应变片包括拉片r1和压片r2，第二应变片包括压片r5和拉片r6，压片r2、拉片r6、压片r5、拉片r1首尾相连串联在一起，拉片r1与压片r5连接形成连接点1，连接点1连接供桥端正极，压片r2与拉片r6连接形成连接点2，连接点2连接供桥端负极，拉片r1与压片r2连接形成连接点3，连接点3连接输出端正极，压片r5与拉片r6连接形成连接点4，连接点4连接输出端负极，第三应变片包括拉片r3和压片r4，第三应变片与第一应变片安装在同一侧，第四应变片包括压片r7和拉片r8，第四应变片与第二应变片安装在同一侧，压片r4、拉片r8、压片r7、拉片r3首尾相连串联在一起，拉片r3与压片r7连接形成连接点5，连接点5连接供桥端正极，压片r4与拉片r8连接形成连接点6，连接点6连接供桥端负极，拉片r3与压片r4连接形成连接点7，连接点7连接输出端正极，压片r7与拉片r8连接形成连接点8，连接点8连接输出端负极，供桥端和输出端连接到控制电路板上。本方案中在供桥端输入供桥电压，当应变片受力时，输出端会有一个和作用力成正比的电压信号，以此测量作用力值的大小。

作为一种优选方案，在压片r2与连接点3之间串联有零点补偿电阻rz，拉片r6与连接点4之间串联有温度零点补偿电阻rto，在压片r4与连接点7之间串联有零点补偿电阻rz，拉片r8与连接点8之间串联有温度零点补偿电阻rto。本方案中在两个惠斯通电桥中设置零点补偿电阻rz和温度零点补偿电阻rto用以零点补偿和零点温度补偿。

作为一种优选方案，在连接点1、连接点5与供桥端正极之间分别串联有弹性模量补偿电阻rct，在连接点1与连接点5并联后的连接点与供桥端正极之间串联有灵敏度系数补偿电阻rc，在连接点2、连接点6与供桥端负极之间分别串联有弹性模量补偿电阻rct，在连接点2与连接点6并联后的连接点与供桥端负极之间串联有灵敏度系数补偿电阻rc，且在总线供桥正端与负端之间并联有输入电阻ri。本方案增加弹性模量补偿电阻rct和灵敏度补偿电阻rc用以弹性模量补偿和灵敏度系数补偿。

作为一种优选方案，在贴片盲孔内填充有密封胶。本方案起到防水防潮的作用，保护了应变片。

作为一种优选方案，在传感器弹性体的一侧立面上设置有安装盲孔，控制电路板安装在安装盲孔内，在安装盲孔内填充有密封胶。

作为一种优选方案，在传感器弹性体两个立面的两端处沿长度方向分别设置有应力引导槽。本方案使得作用力能集中于最佳区域，从而提高短轨传感器测量的准确度。

作为一种优选方案，侧板分别设置在传感器弹性体两端，将传感器弹性体夹在侧板之间，侧板通过螺栓固定在底板上，且在侧板上设置有螺栓穿过两侧板和传感器弹性体将传感器弹性体固定。

作为一种优选方案，在传感器弹性体与侧板相接的侧面上设置有卡槽，在侧板上对应设置有凸条，侧板与传感器弹性体安装时凸条嵌入在卡槽内。本方案使得侧板与传感器弹性体连接更加紧固，同时卡槽也使得作用力能集中于最佳区域，从而提高短轨传感器测量的准确度。

因此，本发明的优点是：以特定的配置方式，将两组相同组成的惠斯通电桥的应变片设置在同一梁式或板式传感器弹性体的剪切应变盲孔底面上，实现了在同一传感器弹性体上具有跨度大，准确度高，平滑区好的优点的传感器结构。满足了国内对该类产品的使用要求，解决了动车组等机车车辆制造及检修企业对轮重、轴重、转向架重量、整车重量的安装调试是否达标，安置是否偏载等问题的检测，提高了高速铁路车辆的安全保障。

附图说明

附图1是本发明的一种正视结构示意图；

附图2是本发明的一种侧视结构示意图；

附图3是附图1中a-a向剖面结构示意图；

附图4是本发明中短轨传感器电路的一种电路结构示意图。

1-传感器弹性体2-侧板3-底板4-贴片盲孔5-应变片6-控制电路板7-安装盲孔8-应力引导槽9-卡槽10-凸条11-密封胶。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例一种高准确度大跨度整体式短轨称重传感器，如图1所示，包括短轨，短轨包括底板3、传感器弹性体1和侧板2。侧板分别设置在传感器弹性体两端，将传感器弹性体夹在侧板之间，如图2所示，在传感器弹性体与侧板相接的侧面上设置有卡槽9，在侧板上对应设置有凸条10，侧板与传感器弹性体安装时凸条嵌入在卡槽内。侧板通过螺栓固定在底板上，且在侧板上设置有螺栓穿过两侧板和传感器弹性体将传感器弹性体固定。

如图1和图3所示，在传感器弹性体的两个立面上分别设置有两个贴片盲孔4，且两个立面上贴片盲孔之间呈两两对称相对，在每个贴片盲孔底面上分别贴有应变片5，每两两相对的盲孔内的两个应变片通过导线相连形成惠斯通电桥，两个惠斯通电桥相并联在一起形成短轨传感器电路，短轨传感器电路与控制电路板6相连。在传感器弹性体的一侧立面上设置有安装盲孔7，控制电路板安装在安装盲孔内。为了防水防潮，在贴片盲孔和安装盲孔内都填充有密封胶11。

为了使得作用力能集中于最佳区域，提高短轨传感器测量的准确度，在传感器弹性体两个立面的两端处沿长度方向分别设置有应力引导槽8。

应变片包括压片和拉片，相对的两个应变片的压片和拉片共同构成一个惠斯通电桥。

如图4所示，应变片分别为相对的第一应变片和第二应变片，第三应变片和第四应变片，第一应变片包括拉片r1和压片r2，第二应变片包括压片r5和拉片r6，压片r2、拉片r6、压片r5、拉片r1首尾相连串联在一起，拉片r1与压片r5连接形成连接点1，连接点1连接供桥端正极，压片r2与拉片r6连接形成连接点2，连接点2连接供桥端负极，拉片r1与压片r2连接形成连接点3，连接点3连接输出端正极，压片r5与拉片r6连接形成连接点4，连接点4连接输出端负极，第三应变片包括拉片r3和压片r4，第三应变片与第一应变片安装在同一侧，第四应变片包括压片r7和拉片r8，第四应变片与第二应变片安装在同一侧，压片r4、拉片r8、压片r7、拉片r3首尾相连串联在一起，拉片r3与压片r7连接形成连接点5，连接点5连接供桥端正极，压片r4与拉片r8连接形成连接点6，连接点6连接供桥端负极，拉片r3与压片r4连接形成连接点7，连接点7连接输出端正极，压片r7与拉片r8连接形成连接点8，连接点8连接输出端负极，供桥端和输出端连接到控制电路板上。

在压片r2与连接点3之间串联有零点补偿电阻rz，拉片r6与连接点4之间串联有温度零点补偿电阻rto，在压片r4与连接点7之间串联有零点补偿电阻rz，拉片r8与连接点8之间串联有温度零点补偿电阻rto。

在连接点1、连接点5与供桥端正极之间分别串联有弹性模量补偿电阻rct，在连接点1与连接点5并联后的连接点与供桥端正极之间串联有灵敏度系数补偿电阻rc，在连接点2、连接点6与供桥端负极之间分别串联有弹性模量补偿电阻rct，在连接点2与连接点6并联后的连接点与供桥端负极之间串联有灵敏度系数补偿电阻rc，且在总线供桥正端与负端之间并联有输入电阻ri。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了传感器弹性体、侧板、底板、贴片盲孔等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。