专利名称：差动式电容荷载传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测各种荷载(力)大小的差动式电容传感器。二、 背景技术目前，在众多的用于荷载(力)检测的传感器当中，绝大部分为 电阻应变式传感器，暂未有电容式传感器产品或设计问世。电阻应变式荷载传感器的弊端一是检测灵敏度不够高， 一般的误差在O. 5%左右；二是电阻应变片易受环境温度的影响，使测量数值不准确；三是 电阻应变片的粘贴位置精度和牢固度都会造成测量误差；四是电阻应 变片信号变化微弱，不利于检测。三、 发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种全新的差动式电容荷 载传感器，以克服现有技术的不足。本实用新型采用的技术方案是它主要由定极柱、动极柱、测量 元件、测量头、壳体组成，动极柱与测量头固定连接为一体，定极柱 与壳体固定连接为一体，测量头与壳体为间隙配合，测量元件安装在 测量头与壳体底座之间；定极柱和动极拄的电极引出线经外壳底座上 的引线孔引出。动极拄、定极柱采用陶瓷材料作基底，表面分别镀有一层银，构 成电容两个电极，银层表面再镀有一层惰性金属铑；定极柱的电极外还敷有一层聚氯乙烯层。动极柱的电极两端分别设有电容等位环。本实用新型的积极效果是1、与现在普遍应用的电阻应变式荷载传感器相比较，结构简单、适应性强、动态相应好、温度稳定性好, 可实现非接触测量，具有极板间不接触，不磨损、寿命长等优点；2、测量元件相对独立安装，拆装方便；3、釆用差动变极柱面积形式，输入与输出线性关系好，测量精度高，可达um级以下；4、动、定电 容极柱釆用陶瓷材料作基底，绝缘性能高；电极采用在陶瓷基底上喷 镀银，然后再镀一层惰性金属铑，达到了既使电极导电性能好，又使 电极相对密封，起到防尘、防潮、防腐蚀、抗氧化、抗磨损的作用，同时降低了温度系数；5、动极柱釆用等位环技术可有效消除电容的 边缘效应，使得传感器的输入与输出的线性关系更好，测量精度更高；6、动、定极柱之间釆用聚氯乙烯材料作为电容的电介质，相对介电常数较高，传感器初始电容值高，便于信号的提取、测量、处理以及 减小信号千扰并提高测量精度。四、
附图l:本实用新型的结构示意图； 附图2:本传感器的动极柱示意图； 附图3:本传感器的定极柱示意图。五具体实施方式
如图1所示，本传感器由定极柱5、动极柱6、测量元件3、测量头l、 壳体2构成，动极柱6、定极柱5均采用陶瓷材料作基底，形状为中空 圆柱形，在动极柱6的内表面、定极柱5的外表面分别镀以厚度不超过 O.lmm的银，作为电容两个电极ll、 13(如图2、 3所示)，然后再镀一 层厚度O. 05mm的惰性金属铑作为电极保护层，以达到既使电极导电性 能好，又使电极相对密封，起到防尘、防潮、防腐蚀、抗氧化、抗磨 损的作用，同时又可降低温度系数；在定极柱5的电极13外再敷以 0. 5腿厚的聚氯乙烯层14,以提高介电常数，增大电容值。如图2所示， 动极柱6电极两端分别设有电容等位环10,可有效消除电容的边缘效 应。定极柱5釆用粘接方式与壳体2连为 一体，动极柱6与测量头l粘接 为一体；测量元件3在实施例中采用弹簧，可做成系列产品，根据检 测对象、范围不同任意选用不同弹性系数的测量元件；测量头l和壳体2釆用铁镍合金做材料，可减小温度变化对测量精度的影响；测量 头l根据检测对象不同也可做成不同类型；壳体2采用铁镍合金材料, 稳定性好，温度系数低，对内部的电容起到良好的屏蔽作用，抗信号 干扰性能好。本实用新型的工作原理是传感器工作时，测量头1受外力作用， 并将该作用力传给测量元件3,测量元件3发生弹性变形，沿轴向被 压缩，测量头1和动极柱6—起产生相应位移，则电容传感器两极柱 间的覆盖面积发生变化，引起传感器的电容值随之变化，该电容值通 过电极引出线4、 9输出到外加电路，由电路对传感器的电容值进行 检测、处理、输出，就可以得到外加荷载的大小。
权利要求1、一种差动式电容荷载传感器，其特征是它主要由定极柱(5)、动极柱(6)、测量元件(3)、测量头(1)、壳体(2)组成，动极柱(6)与测量头(1)固定连接为一体，定极柱(5)与壳体(2)固定连接为一体，测量头(1)与壳体(2)为间隙配合，测量元件(3)安装在测量头(1)与壳体(2)底座之间；定极柱(5)和动极柱(6)的电极引出线(4、9)经外壳(2)底座上的引线孔(8)引出。
2、 根据权利要求1所述的差动式电容荷载传感器，其特征是 动极柱(6)、定极柱(5)由陶瓷材料作基底，表面分别镀有一层银, 银层表面镀有一层惰性金属铑；定极柱(5)的电极(13)外还敷有 一层聚氯乙烯(14)层。
3、 根据权利要求1或2所述的差动式电容荷载传感器，其特征 是动极柱(6)的电极(11)两端分别设有电容等位环(10)。
专利摘要一种差动式电容荷载传感器，主要由定极柱、动极柱、测量元件(弹性体)、测量头、壳体构成，测量头受被测外力作用时，将该作用力传给测量元件(弹性体)，测量元件发生弹性变形，沿轴向被压缩，测量头和电容动极柱一起产生相应位移，则电容传感器两极柱间的覆盖面积发生变化，引起传感器的电容值随之变化，电容值的变化量与测量头的位移量有一一对应的关系。通过电极引出线将电容变化量输出到外加电路，进行处理、输出，就可以得到外加荷载的大小。其特点是灵敏度高，便于拾取信号；极板间不接触、不变形、不磨损、寿命长；电容传感器受温度影响小；动态性能好。
文档编号G01L1/14GK201215516SQ200820069578
公开日2009年4月1日 申请日期2008年3月6日 优先权日2008年3月6日
发明者于晓光, 卢满怀, 司柽宇, 芳 彭, 潘奇明 申请人:电子科技大学中山学院