一种低温力传感器性能验证装置的制作方法

本发明涉及力传感器性能验证试验技术领域，特别是涉及一种低温力传感器性能验证装置。

背景技术：

目前，力传感器(force sensor)作为一种将力的量值转换为相关电信号的器件，能够检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。具体的器件有金属应变片、压力传感器等，目前，力传感器在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中，已经得到广泛地应用，成为不可缺少的核心部件。

其中，低温力传感器作为一种重要的力传感器类型，可以针对低温环境下的受力情况进行检测，也得到了广泛地应用。目前，市面上出售的低温力传感器较多，但是供应商往往不提供完整、详细的传感器低温力学特性，并且使用者送检力传感器的低温力学性能时，往往只能得到其常温下的力学特性，一般机构均无法提供力传感器在低温环境下的标检服务。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以准确、可靠、高效地检测低温力传感器在低温环境下的力学性能，并且检测成本低，适合广泛地推广应用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种低温力传感器性能验证装置，其结构简单，控制方便，易于安装和维护，可以准确、可靠、高效地检测低温力传感器在低温环境下的力学性能，满足不同的试验条件，并且检测成本低，适合广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种低温力传感器性能验证装置，包括固定框架，所述固定框架的顶部内侧面固定安装有一个液压作动器；

所述液压作动器底部的输出轴与一个标准力传感器相连接，所述标准力传感器的底部与一个加载板相连接；

所述加载板的下方设置有一个顶部开口的低温贮存盒，所述低温贮存盒中放置有低温力传感器，所述低温力传感器位于所述加载板的正下方；

所述低温力传感器的外表面均匀分布有多个温度传感器；

所述低温力传感器性能验证装置还包括一个监测单元，分别与所述标准力传感器、低温力传感器和所述多个温度传感器进行电信号连接，用于实时监测所述标准力传感器输出的载荷值和低温力传感器输出的载荷值，并监测所述多个温度传感器输出的所述低温力传感器所处环境的温度数值。

其中，所述低温贮存盒包括相互间隔开的内腔和外腔，所述外腔中放置有用于制造低温环境的物质，所述内腔中放置有所述低温力传感器。

其中，所述用于制造低温环境的物质包括干冰和酒精。

其中，所述低温贮存盒的外壁包裹有隔热层。

其中，所述液压作动器与一个液压源相连接，所述液压源与一个比例阀控制器相连接。

其中，所述低温力传感器的底部固定连接一个固定支撑杆，所述固定支撑杆贯穿所述低温贮存盒后与一个固定支撑座相固定连接，所述固定支撑座固定安装在所述固定框架的底部内侧面。

其中，所述低温贮存盒的顶部还放置有一个低温盒盖板。

其中，所述低温盒盖板的顶部外边缘还固定连接有一个把手。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提出了一种低温力传感器性能验证装置，其结构简单，控制方便，易于安装和维护，可以准确、可靠、高效地检测低温力传感器在低温环境下的力学性能，满足不同的试验条件，并且检测成本低，适合广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种低温力传感器性能验证装置在不画出固定框架、液压作动器和标准传感器时的立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种低温力传感器性能验证装置在画出低温贮存盒和固定框架后的主视图；

图中，1为固定框架，2为液压作动器，3为标准力传感器，4为加载板，5为低温盒盖板，6为低温力传感器，7为低温贮存盒，71为内腔，72为外腔，8为固定支撑杆，9为固定支撑座。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明提供的一种低温力传感器性能验证装置在不画出固定框架时的立体结构示意图，图2为本发明提供的一种低温力传感器性能验证装置在画出低温贮存盒和固定框架后的主视图。

参见图1、图2，本发明提供的一种低温力传感器性能验证装置，用于检测低温力传感器在低温环境下的力学性能，具体包括矩形、中空的固定框架1，所述固定框架1的顶部内侧面固定安装有一个液压作动器2；

所述液压作动器2底部的输出轴与一个标准力传感器3相连接，所述标准力传感器3的底部与一个加载板4相连接；

所述加载板4的下方设置有一个顶部开口的、圆筒形的低温贮存盒7，所述低温贮存盒7为能够制造低温环境(例如零下70摄氏度至0摄氏度的低温环境)的容器，所述低温贮存盒7中放置有低温力传感器6，所述低温力传感器6位于所述加载板4的正下方。具体结构为：所述低温贮存盒7包括相互间隔开的内腔71和外腔72，所述外腔72中放置有用于制造低温环境的物质，所述内腔71中放置有所述低温力传感器6；

所述低温力传感器6的外表面均匀分布有多个温度传感器，所述温度传感器作为温度测点，用于检测获得所述低温力传感器6所处环境的温度数值。在本发明中，所述温度传感器优选为铂电阻温度传感器。

在本发明中，所述低温力传感器性能验证装置还包括一个监测单元，分别与所述标准力传感器3、低温力传感器6和所述多个温度传感器进行电信号连接，用于实时监测所述标准力传感器3输出的载荷值(即力值)和低温力传感器6输出的载荷值(即力值)，并监测所述多个温度传感器输出的所述低温力传感器6所处环境的温度数值。因此，通过监测单元，可以直观了解所述低温力传感器的低温力学性功能。

具体实现上，所述监测单元可以为中央处理器CPU、数字信号处理器DSP或者单片机MCU。

在本发明中，具体实现上，所述用于制造低温环境的物质包括干冰和酒精，可以提供一个稳定的低温环境，当然，根据用户的需要，还可以是其他任意一种或者多种可以降低温度、制造低温环境的物质。所述酒精优选为工业酒精。

在本发明中，具体实现上，可以通过调节所述干冰和酒精的剂量，来设置不同的低温温度，满足各种不同的低温试验条件的要求。

为了驱动液压作动器2，为液压作动器2提供稳定的动能，对于本发明，所述液压作动器2与一个液压源相连接，所述液压源与一个比例阀控制器相连接。其中，所述液压源用于提供稳定的压力和流量，并输出液压能；所述液压作动器2能够把来自液压源的液压能转换为机械能，并向外输出；所述比例阀控制器用于控制所述液压源向所述液压作动器2输出的液压大小。

对于本发明，需要说明的是，所述液压作动器2用于以液压作为动力源，根据用户的设置(通过比例阀控制器)，提供并输出预先设定值大小的、稳定的载荷。

还需要说明的是，所述加载板4用于在所述液压作动器2的驱动下，对位于正下方的低温力传感器6施加载荷，即将所述液压作动器2输出的载荷传递给低温力传感器6，该载荷是所述液压作动器2预先设置数值大小并输出的载荷。所述加载板4能够将液压作动器2输出的载荷稳定地传递给低温力传感器6，所述加载板4能够将所述标准力传感器3和低温力传感器6相隔离，使它们相互之间没有干扰。

在本发明中，具体实现上，为了保证所述低温贮存盒7的低温维持效果，所述低温贮存盒7的外壁包裹有隔热层。

在本发明中，具体实现上，所述低温力传感器6的底部固定连接一个固定支撑杆8，所述固定支撑杆贯穿所述低温贮存盒7后与一个固定支撑座9相固定连接，所述固定支撑座9固定安装在所述固定框架1的底部内侧面。

在本发明中，具体实现上，为了在不对低温力传感器6进行低温力学性能检测时，可以保证低温贮存盒7的低温维持效果，所述低温贮存盒7的顶部还可以放置有一个低温盒盖板5，用于在不对低温力传感器6进行低温力学性能检测时，密封盖住所述低温贮存盒7的顶部。

为了方便移动所述低温盒盖板5，所述低温盒盖板5的顶部外边缘还固定连接有一个把手51。

在本发明中，具体实现上，所述固定框架1用于安装液压作动器2，能够平衡液压作动器的载荷，具有较高的刚度。

对于本发明，需要说明的是，所述标准力传感器3即为常温力传感器，其作为校准传感器，用于标检低温力传感器6的力学性能，即检测低温力传感器6在常温下的力学性能。

对于本发明提供的低温力传感器性能验证装置，其具体的安装调试以及验证过程，可以包括以下步骤：

1、将固定框架1、液压作动器2、标准力传感器3、加载板4、低温盒盖板5、低温力传感器6、低温贮存盒7、固定支撑8连接成一个整体；

2、将低温力传感器6放置在低温贮存盒7的内腔71中，并布置铂电阻温度传感器；

3、启动液压源(即动力系统)，驱动液压作动器2，使得加载板4与低温力传感器6相接触，设置起始位置，同时监测低温力传感器6和标准力传感器3的载荷值(即力值)；

4、将少量的干冰混合工业酒精放置到低温贮存盒7的外腔72中，同时监测低温力传感器6的温度和力值、标准力传感器3力值，等低温力传感器6的温度稳定后，改变液压作动器2输出的载荷值，进行力学性能测试；

5、继续增加干冰和酒精剂量，调整低温温度，同时监测低温温力传感器6的温度和力值、标准力传感器3的力值；改变液压作动器2输出的载荷值，继续进行力学性能测试；

6、反复执行步骤5，从而可以获得用户需要试验的不同温度的低温温度下，对应的低温温力传感器6的温度和力值、标准力传感器3的力值；

7、试验结束后，绘制低温传感器6在不同温度下的力学性能曲线，最终检测获得低温力传感器在具有不同温度的低温温度下的力学性能，

基于上述技术方案可知，对于本发明提供的低温力传感器性能验证装置，与现有技术相比较，具有如下的优点：

1、本发明提供的低温力传感器性能验证装置，其结构简单、控制方便、易于安装维护，可以通过干冰和酒精的剂量配比来实现降温，不但满足了试验要求，而且大幅度降低的试验成本；

2、本发明提供的低温力传感器性能验证装置，将标准力传感器和低温传感器进行隔离，使标准力传感器(即常温力传感器)不受到低温的干扰，同时低温力传感器能够在低温贮存盒的内腔中维持相对稳定的温度；

3、本发明提供的低温力传感器性能验证装置，其可以在低温环境(零下70摄氏度至0摄氏度的低温环境)自由的调配温度，干冰和酒精并不直接接触低温力传感器，且整个低温贮存盒内的温度均匀，温度保持时间长；

4、本发明提供的低温力传感器性能验证装置，在低温力传感器上均布多个温度传感器作为温度测点，可以同时监测低温力传感器的力值和温度值，更加直观的了解低温力传感器的低温力学性能。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种低温力传感器性能验证装置，其结构简单，控制方便，易于安装和维护，可以准确、可靠、高效地检测低温力传感器在低温环境下的力学性能，满足不同的试验条件，并且检测成本低，适合广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。