专利名称：液动变阻式称重(测力)传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的传感器。
传感器是将非电量转换成便于传送和处理的电信号的器件或装置。用于测力或称重的传感器通常分为两大类一类是只测量经过传力比变换成适当范围的力的转换元件，如光栅、码盘、感应同步器、电磁力平衡、陀螺式等，另一类是直接作为承载器支点的全电子式的转换元件，它按结构形成的不同又可分为直接位移传感器(电容式、电感式、电位计式、振弦式、空腔谐振式等)和应变传感器(电阻应变式、声表面谐振式)；或者是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应。前述的几种传感器大多都不同程度地存在有机械加工复杂，抗干扰、抗振、抗侧向能力差，辅助电路复杂，自然线性差，灵敏度低，造价高等各种缺点中一个或多个缺点。
近年来，由于电阻应变式称重传感器技术的突破，使该传感在商用计价电子秤上广泛应用，相应的该电子秤具有准确度高，结构简单，安装使用方便，抗干扰、抗振、振侧向能力强的优点。但是该传感器仍存有一大缺点，造价较高，这很大程度地限制了在经济不发达地区的推广应用。
特别的，国家规定要逐步淘汰杆秤，推广电子秤等衡器，而电子秤造价高的主要原因是现有的传感器造价高，因而使用一种造价低廉性能可靠的传感器，就显得十分必要。
本发明的目的是要提供一种造价低，结构简单，易加工和密封，输出灵敏度高，线性好，抗干扰能力强的称重(测力)传感器。同时，也提供了位移传感器。
本发明的目的是这样实现的利用水银的导电性，对裸露的长条型电阻丝进行局部的短路而改变电阻两端的阻值，重量(或力)作用于活塞，活塞通过液压传递使水银柱在管道内顺着电阻丝滑动，利用弹簧或水银测压计等力-位移转换元件，使活塞的移动与力的变化成线性关系，进而使电阻的变化呈线性，在电阻丝的输出引线两端加恒压源(或恒流源)的激励，即输出与力的变化呈线性关系的电信号。
本发明只是利用一细管，细管内置长型的裸露电阻和水银及填充液，细管两端加活塞成封闭的液压传递结构，整体形成位移-电阻变换作用的变阻管，变阻管再组合力-位移变换元件(如弹簧、水银测压计等)，再加上激励电源就形成完整的传感器，所以结构简单，制造容易；同时适用范围广，大到称重几千吨，几万吨，下至几克、几毫克的传感器，都可制造出相应的变阻器；由于输出是直接水银对电阻丝的接触，所以可实现大功率输出，减少辅助设备；而构成的元件均有较好的线性，所以相应的输出线性好。
本发明的具体结构由以下实施例及其附图给出。
图1是根据本发明提出的传感器的一种整体结构示意图，图2、图3是本发明所涉及到的传感器的另外结构形式。
下面结合图1详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况，并对图2、图3作相应的说明。
如图1，该传感器包括激励部分(1)，力-位移变换部分(2)和位移-电阻变换部分(3)等三个部分。位移-电阻变换部分(3)的主体是液动变阻管(4)。液动变阻管(4)是这样构成的细管(5)，细管(5)内有电阻丝(7)、水银柱(6)、填充液(8)，细管(5)两端有带活塞(11)、(14)的液压传递装置(10)、(13)，液压传递装置起位移变换和密封作用，电阻丝(7)通过两引线(9)输出，激励部分(1)中UE为电源，UO为输出信号。力-位移变换部分(2)的变换部分(2)的变换元件是弹簧(12)。
当载荷或力作用于活塞(14)，通过液压传递，压缩弹簧(12)，同时细管(5)内水银柱(6)产生移动，裸露的长直形的电阻(7)一部分被水银淹没短路，引线(9)两端的电阻值就减少，在电源UE的作用下，就有相应的UO输出。
加大活塞(14)截面积与细管(5)截面积之比，就可提高传感器的灵敏度和精度。
图2所描述的传感器，其液动变阻管(4)的管内电阻(7)为双线式，水银柱(6)只是中间一段起短接两电阻线，管内其他部分充满酒精(即填充液)(8)，细管(5)的一端有活塞(14)作为承载体并起封闭作用，另一端直接连力-位移变换装置(2)，该装置为液柱复合式测压计(21)，测压计内各段水银柱叠加，在接口处(22)形成较大的压力。
图3所描述的传感器，是直接作为气体(或液体)压力(或压强)的传感器，其细管(5)为曲形，力-位移(2)变换部分为托利折里管，中间通过活塞(11)变换。
权利要求
1.称重(测力)传感器，将重量(或力)转换成电信号的装置，具有转换元件和激励电源，其特征在于转换元件是由力-位移变换部份(2)和位移-电阻变换部份(3)构成，其位移-电阻变换部份(3)是利用水银柱在裸露的电阻上移动以引起水银对电阻的不同部位的短接，从而形成电阻两端阻值的变化。
2.根据权利要求书1所述的传感器，其特征是位移-电阻变换部份(3)有一内壁光滑而均匀的细管(5)，细管(5)内有长型而均匀的裸置电阻(7)、水银柱(6)、填充液(8)，细管两端有带活塞(11)、(14)的成封闭状的液压传递装置(10)、(13)，管内的电阻(7)通过引线(9)连通至管外，管内水银柱接触电阻并可沿电阻线方向移动，填充液充满管内除水银柱以外的部份，一旦活塞移动，液压传递而使水银柱在电阻上滑动，其整体构成一液动变阻管(4)，液压变阻管(4)的各部份可以是以下几种形式之一细管(5)为长直形或曲线形，管壁绝缘或直接作为导体或电阻的一部份；电阻(7)在管内单线或双线排列，单线时，相应的水银在一端有贮存，水银柱成伸缩状；双线时，其中一线可以为导线，水银柱可以仅为一小段，在两线间短路；填充液(8)为酒精或其他不与水银相混溶且绝缘的液体；活塞(14)的截面积可以远大于细管截面积，活塞(11)和活塞(14)的截面积可以不相同，重量(或力)的承接点和力-位移变换部份可以与同一个活塞相接，或分别与位于细管两端的两活塞相接。
3.根据权利要求书1、2所述的传感器，其特征是液动变阻管(4)一端有活塞，作为重量(或力)的承接点，另一端去掉活塞直接连水银柱测压计(21)，水银柱测压计作为力-位移变换部份。
4.根据权利要求书1、2所述的传感器，其特征是液压变阻管(4)的一端连有力-位移变换装置，另一端去掉活塞，直接作为气体或液体压力(压强)的传感器。
5.根据权利要求书2所述的装置，其特征是液压变阻管(4)加激励电源，直接作为位移传感器。
6.根据权利要求书2或3或4或5所述的装置，其特征是细管(5)的管体透明及有刻度，管内可以是任二种不同颜色的液体，直接作为被测物理量指示。
全文摘要
一种传感器，利用液态水银接触并局部短接裸露的电阻丝而改变电阻两端的阻值。使一细管内置有裸露电阻和可伸缩(或移动)的水银柱，重量或力作用于力-位移转换元件(如弹簧)，形成位移变化，通过液压传递，使管内水银柱在电阻丝上滑动而对不同部位的电阻短路，两端形成不同的电阻阻值，加激励电源就形成相应的电信号，本装置可广泛地用作称重或测力器件的传感器，也可直接作为位移传感器。
文档编号G01G3/00GK1139204SQ9510834
公开日1997年1月1日 申请日期1995年6月29日 优先权日1995年6月29日
发明者陈麟华 申请人:陈麟华