专利名称：九柱式测力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于称重传感器技术领域，涉及一种九柱式测力传感器适用 于大量程和超大量程力的测量。 技术背景
柱式测力传感器是一种利用柱式金属弹性体作为力转换应变的功能元件， 它通过粘贴在弹性体表面的应变仪及以一定方式组成的惠斯顿电桥，在外加 电源作用下，实现力、应变、电阻变化、电信号变化四个转换环节的一种测 力传感器。柱式传感器具有结构简单、加工方便、刚性好等优点，但这种结 构的传感器存在着传感器的抗侧向能力较差、测力精度不高，密封性能差， 防潮、防腐的能力差的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种量程在100T——1000T之间甚至更大量程 的九柱式测力传感器，该种测力传感器体积相对较小，密封性能好、测量精 度较高。
本实用新型采用如下技术方案所提供的测力传感器由柱式弹性体、外壳、 承力轴、底座、安装孔、密封接插件、屏蔽导线、箔式电阻应变计、半导体 补偿应变计组成，其特点是采用九柱式弹性体结构，该九柱式弹性体由位于 中央的方形弹性柱体和围在该柱体外围的八个弹性柱体构成，该九柱式弹性 体围成一个圆柱体，各弹性柱体间由槽隔开、外围的8个弹性柱体，相对的 柱体两两对称，并在外围8个柱式弹性体中间部位各粘贴1个箔式电阻应变 计，其中箔式电阻应变计一个纵向、 一个横向相互交错粘贴在外围的8个弹 性柱体上，所述九柱式弹性体与外壳的连接一端采用固定形式，另一端采用 波纹膜片连接方式。
本实用新型的有益改进还有测力传感器的承压轴、九柱式弹性体、底 座和安装孔采用一体结构。
本实用新型的有益改进还有在弹性体对称的两个柱上纵向粘贴两个补
偿半导体应变计，该并串接在电桥的输入回路中，补偿半导体应变计的阻抗
是电桥阻抗的5-10%。
3本实用新型采用九柱式弹性体结构，该九柱式弹性体由位于中央的方形
弹性柱体和围在该柱体外围的八个弹性柱体构成，并在外围8个柱式弹性体 中间部位各粘贴1个箔式电阻应变计，其中纵向粘贴的箔式电阻应变计4个， 横向粘贴的箔式电阻应变计4个，当承力轴受称重载荷力作用时，其中纵向 粘贴箔式电阻应变计受纵向应力作用而压縮，使其电阻值减少，横向粘贴箔 式电阻应变计受横向应力作用而拉伸，使其电阻值增加，并且8个箔式电阻 应变计按照电桥的和差特性而组成惠斯顿电桥，从而完成力、应变、电阻、 电信号变化转换，达到测力或称重的目的。在九柱式传感器结构中，弹性体 与外壳的连接一端采用固定形式，另一端采用波纹膜片连接方式，由于波纹 膜片对纵向应力影响很小，而对侧向应力影响很大，从而大大提高了传感器 的抗侧向能力，进一步提高了传感器的测量精度，同时这种连接方式又能很 好的解决密封问题，达到防潮、防腐的功能，在九柱式传感器结构中，采用 小阻值的半导体补偿应变计对传感器的非线性指标进行补偿，从而也提高了 传感器的测量精度。
本实用新型由于采用了九柱式弹性体结构，与普通柱式传感器相比较， 在同等受力的情况下，增大了弹性体受力部分的几何尺寸，提高了传感器的 抗侧向能力；
本实用新型由于采用了九柱式弹性体结构，与普通柱式传感器相比较， 在同样量程的情况下，由于每个柱式弹性体的几何尺寸较小，在热处理加工 过程中，有利于提高热处理的均匀性，从而提高传感器的刚性，减少传感器 的滞后误差和不重复性误差。
本实用新型由于采用了九柱式弹性体结构，在保证几何尺寸不变化的情 况下，可通过调节弹性柱体间槽的宽度满足不同量程的要求。
本实用新型由于弹性体与外壳的连接一端采用固定形式，另一端采用不 锈钢波纹膜片连接方式，波纹膜片对纵向应力影响很小，而对侧向应力影响 很大，从而大大提高了传感器的抗侧向能力，进一步提高了传感器的测量精 度。同时，这种连接方式很好的解决了传感器的密封问题，使传感器^r有防 潮、防腐的功能，极大地提高了传感器的应用范围和应用领域。
本实用新型由于承压轴、底座和九柱式釆用一体结构，极大地提高 传 感器的刚度以及消除了传感器受力时产生的摩擦阻力对传感器的影响。本实用新型在弹性体上粘贴两个小阻值的半导体补偿应变计并串在电桥 的输入回路中，当弹性体受力时，半导体补偿应变计阻值发生变化，即阻值 减少，惠斯顿电桥的实际电压增加，从而补偿了传感器在受力时输出信号往 下衰减的不足。
本实用新型的特点是在大量程和超大量程的力测量中，很好的解决了 原来技术中的传感器结构与测量精度的矛盾，达到两者的相互统一，同时本 实用新型结构的传感器具有加工方便和抗扭矩、抗侧向力的功能，适用在轨 道衡、大型料位、港口、船舶、钢铁、油田等行业中的应用。
图1本实用新型九柱式测力传感器的结构剖视图； 图2本实用新型九柱式测力传感器弹性体主视图； 图3本实用新型九柱式传测力感器弹性体俯视图； 图4本实用新型九柱式测力传感器中的惠斯顿电桥； 图5本实用新型九柱式测力传感器不锈钢密封膜片主视图； 图6本实用新型九柱式测力传感器不锈钢密封膜片俯视图； 图7本实用新型九柱式测力传感器外壳。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的实施。图1是本实用新型九柱式测力传 感器的结构剖视图。参见图l，本实用新型所提供的测力传感器由底座l、安 装孔2、外壳3、九柱弹性体4、箔式电阻应变计R1—R8(图1中可以看到箔 式电阻应变R1、 R2、 R8)、半导体补偿应变计R9、 R10(图1中可以看到箔式 电阻应变R9)、承力轴5、密封不锈钢膜片6、密封接插件7和屏蔽电缆线8 等组成，九柱式弹性体间由槽9隔开，其中，密封接插件7、屏蔽导线8采用 外购件。图2是本实用新型九柱式测力传感器弹性体主视图，图3是本实用 新型九柱式测力传感器弹性体俯视图，由图2、图3可知，本实用新型的弹性 体是用40CrNiMoA合金钢材料构成的九柱式弹性体，承压轴、九柱式弹性体、 底座和安装孔采用一体结构，九柱式弹性体采用特殊的热处理工艺，提高了 弹性体的刚度和弹性，满足使用要求。图4为本实用新型九柱式测力传感器 中的惠斯顿电桥。图1中R1—R8为8个箔式电阻应变计，分别粘贴在九柱式 弹性体中外围8个弹性体上的中部，其中R1、 R3、 R5、 R7四个箔式电阻应变计纵向粘贴，R2、 R4、 R6、 R8四个箔式电阻应变计横向粘贴，当承力轴受力 时，九柱式弹性体产生变形，Rl、 R3、 R5、 R7四个电阻应变片受纵向应力作 用而产生压縮，电阻值减少，R2、 R4、 R6、 R8四个电阻应变片受横向应力作 用产生拉伸，电阻值增加，根据电桥的和差特性，当电桥的两端加上一个电 压时，另两端就有一个正比于力值变化的电信号AU输出，通过检测该信号的 大小，即可获得力的大小。图1中，R9 、 R10为2个小阻值的半导体补偿应 变计，其阻抗是电桥阻抗的5-10%， R9 、 R10分别粘贴在弹性体外围对称的 两个柱上，并且是纵向粘贴，由于R9、 R10串接在电桥的输入端，当传感器 受力时，其阻值减少，因此，惠斯顿电桥的实际电压增加，从而补偿了传感 器在受力时输出信号往下衰减的不足。图5是本实用新型九柱式测力传感器 不锈钢密封膜片的主视图，图6是本实用新型九柱式测力传感器不锈钢密封 膜片的俯视图，图7是本实用新型九柱式测力传感器外壳，传感器外壳采用 普通合金钢材料制作而成，在传感器的装配中，传感器外壳和弹性体底座的 连接采用氩弧焊接或电子束焊接的方法，不锈钢膜片与外壳的连接也采用氩 弧焊接或电子束焊接的方法，这样将外壳、弹性体和不锈钢膜片牢固的结合 在一起，起到抗侧向力和防护的作用。
权利要求1、一种九柱式测力传感器，由柱式弹性体、外壳、承力轴、底座、安装孔、密封接插件、屏蔽导线、箔式电阻应变计、半导体补偿应变计组成，其特征是采用九柱式弹性体结构，该九柱式弹性体由位于中央的方形弹性柱体和围在该柱体外围的八个弹性柱体构成，该九柱式弹性体围成一个圆柱体，各弹性柱体间由槽隔开、外围的8个弹性柱体，相对的柱体两两对称，并在外围8个柱式弹性体中间部位各粘贴1个箔式电阻应变计，其中箔式电阻应变计一个纵向、一个横向相互交错粘贴在外围的8个弹性柱体上，所述九柱式弹性体与外壳的连接一端采用固定形式，另一端采用波纹膜片连接方式。
2、 根据权利要求1所述的九柱式测力传感器，其特征是测力传感器的承 压轴、九柱式弹性体、底座和安装孔采用一体结构。
3、 根据权利要求1或2所述的九柱式测力传感器，其特征是在弹性体对 称的两个柱上纵向粘贴两个补偿半导体应变计，并串接在电桥的输入回路中， 补偿半导体应变计的阻抗是电桥阻抗的5-10%。
专利摘要本实用新型涉及一种适用于大量程和超大量程力测量的九柱式测力传感器。这种传感器采用九柱金属弹性体结构，并在外围的8个柱式弹性体中部各粘贴1个箔式电阻应变计，其中4个纵向粘贴，4个横向粘贴，并按照电桥的和差特性而组成惠斯顿电桥，从而完成力、应变、电阻、电信号变化转换，达到测力的目的。在九柱式传感器结构中，弹性体与外壳的连接一端采用固定式，另一端采用波纹膜片连接，由于波纹膜片对纵向应力影响很小，而对侧向应力影响很大，从而大大提高了传感器的抗侧向能力，进一步提高了传感器的精度，同时这种连接方式又能很好的解决密封问题，达到防潮、防腐的功能。
文档编号G01L1/04GK201417189SQ20092018614
公开日2010年3月3日 申请日期2009年6月27日 优先权日2009年6月27日
发明者胡伟全 申请人:胡伟全