专利名称：棉条检测硅微传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高精度、高灵敏度硅微力传感器，主要应用领域为纺织机械中的并条机、梳棉机等前纺设备的棉条在线检测及纺织质量控制检测。
目前，对于纺织机械中的并条机、梳棉机等前纺设备的棉条在线检测及纺织质量控制检测设备，一般均采用国外的有关产品，其结构主要为金属应变片测力装置。国内在此领域的研究及产品未见报道，尚无任何替代产品。
国外棉条检测传感器的敏感元件采用桥式金属应变片结构，因金属应变效应存在着测量灵敏度低、精度不高的缺点。这样，虽然经过高精密运放能够达到所需要的信号值，但对棉条纺织过程中的一些变化参数就不能够检测出来，从而达不到对棉条精密检测之目的。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的一些缺点，提出一种适用于并条机、梳棉机前纺设备的棉条检测用硅微传感器，具有灵敏度高、精度高、动态特性好、可靠性高、体积小、重量轻的特点。
图1为本实用新型的工作原理图。
图2为本实用新型传感器结构图。
图3为本实用新型测量单元工作原理图。
图4为本实用新型检测弹簧片2结构图。
图5为本实用新型信号检测器9电路图。
以下结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细说明。
参照
图1，本实用新型包括一传感器8，传感器8的信号输入端与信号检测器9相连接，传感器8上配置有进气管6，进气管6可与压缩空气相通。纺织棉条10作用于传感器8，经信号检测器9得到所需要的棉条信息，同时压缩空气对传感器8主要起清洁和降温的作用。
参照图2和图3，本实用新型的传感器8主要包括盖板1，检测弹簧片2固定于盖板1与底座5之间，硅应变固态压阻传感器3集成在检测弹簧片2上，接触块4与检测弹簧片2固接在一起，并伸出盖板1与被测纺织棉条10接触，进气管6工作时通入压缩空气以清洁传感器，接线柱7引出信号线与信号检测器9相连。棉条在纺织过程中，盖板1保证被测棉条与接触块3接触并对其产生压力，该压力使弹簧片2产生挠度变形，并使硅微应变固态压阻传感器3测量点处发生应变，应变值与棉条的线密度成正比。通过敏感元件硅微应变传感器3即可测出此时应变并转换成与之相对应的电信号，经过放大处理后提供给系统使用。以达到在线检测之目的。底座5起固定限位作用。导条器11用于调整不同类型的纺织棉条。
参照图4，设计的检测弹簧片2采用整体式结构，弹簧片的支承采用弹性挠性方式。这使测力装置12与固定装置13结合为一体，大大简化了传感器8的整体结构。材料为机械特性较好的不锈钢17-4PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)。经淬火(1040℃)、时效(490℃)等热处理得到机械性能指标，再由线切割和微细电火花等精密加工得到结构尺寸参数。
参照图5，本实用新型信号检测器9包括一高精密集成运算放大器AMP01和精密稳压器件AD581。精密集成运算放大器AMP01的增益方程为G=20RSRG]]>，放大倍数连续可调，同时其外围电路极少，有利于二次集成，使信号检测器9的体积和重量都大大减少，其输入端分别与测量元件硅应变固态压阻传感器3的输出端相连接。AD581作为稳压器件，提供的+10V电源电压与测量元件硅应变固态压阻传感器3的电源输入端相连。
本实用新型的主要特点是①因本实用新型采用硅应变固态压阻传感器3作为敏感元件，故有检测精度高的特点；且不受车间大气影响。
②因本实用新型具有很好的频响特性，故对于生产速度不敏感。
③灵活性强，通过变换导条器适应并条机、梳棉机的几乎全部的纤维品种。
本实用新型的主要技术指标①供电采用正负电压供电，±11V～±18VDC，最大耗电20毫安。
②输出信号范围0～-10VDC，理想段为-2～-6VDC。
输入阻抗不小于1KΩ。
长期稳定性±1％。
灵敏度10mV/g。
分辨率0.5g。
③使用环境理想环境相对湿度65％，无结露，温度20～25℃。
④重量测量部件100g(含前置放大器)
权利要求1．棉条检测硅微传感器，包括一传感器(8)，其特征在于，传感器(8)的信号输入端与信号检测器(9)相连接，传感器(8)上配置有进气管(6)。
2．根据权利要求1所述的棉条检测硅微传感器，其特征在于，包括一底座(5)，底座(5)的一端配置有进气管(6)，另一端配置一可与信号检测器(9)相连接的接线柱(7)，底座(5)上配置一盖板(1)，盖板(1)与底座(5)之间固定一检测弹簧(2)，硅应变固态压阻传感器(3)集成在检测弹簧片(2)上，接触块(4)与检测弹簧片(2)固接在一起，并伸出盖扳(1)。
3．根据权利要求1所述的棉条检测硅微传感器，其特征在于，所说的信号检测器(9)包括集成运算放大器AMP01和稳压件AD581，集成运算放大器AMP01输入端分别与硅应变固态压阻传感器(3)的输出端相连接，稳压器件AD581与硅应变固态压阻传感器(3)的电源输入端相连接。
4．根据权利要求1、2所述的棉条检测硅微传感器，其特征在于，所说的检测弹簧片(2)包括一固定装置(13)，固定装置(13)上配置一测力装置(12)。
专利摘要一种高精度、高灵敏度棉条检测硅微传感器,包括一传感器,传感器的信号输入端与信号检测器相连接,传感器的进气管可与压缩空气相通,具有灵敏度高、精度高、动态特性好、可靠性高、体积小、重量轻的特点。
文档编号D01H13/32GK2453020SQ00226940
公开日2001年10月10日 申请日期2000年11月1日 优先权日2000年11月1日
发明者蒋庄德, 赵玉龙 申请人:西安交通大学