一种微小质量称重装置的制作方法

本实用新型涉及测量仪器，具体地来讲为一种微小质量称重装置。

背景技术：

微小质量称重系统多以微质量传感器的形式体现。而微质量传感器是一种将微小质量转化为频率信号的传感器。它正在被越来越多地应用于化学和生物环境中，用以进行气体和液体的成分分析、微质量的测量、薄膜厚度的测量以及压力检测等。

目前已知的石英晶体微量天平(Quartz Crystal Microbalance，简称QCM)是一个典型的微质量传感器，在不同的领域都有着其及广泛的应用。这种传感器就是利用了石英晶体谐振器的谐振特性，将石英晶体谐振器电极表面质量的变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化。缺点是由于石英晶体不可能做得很薄，因此其工作基频一般在几十兆赫兹以下，它的压电性弱，介电常数很低很受限制。这样，对微小的质量的测量就有很大的困难。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种微小质量称重装置，现有的测量受限制并且不稳定的问题。

本实用新型是这样实现的，一种微小质量称重装置，该装置包括：

基座，用于支撑；

支撑柱，竖直与基座固定连接；

压力传感器，连接在支撑柱上与支撑柱垂直设置，包括悬臂梁以及设置在悬臂梁上的PVDF压电薄膜，所述PVDF压电薄膜的长度小于悬臂梁长度；

控制器，与压力传感器的输出端连接后，用于接收压力传感器的信号。

进一步地，所述悬臂梁为厚度均匀的片状结构，PVDF压电薄膜的长度为悬臂梁长度的2/3。

进一步地，所述支撑柱上设置有穿孔，在所述压力传感器的末端设置限位挡片，压力传感器通过穿孔穿入至支撑柱并通过限位挡片限位。

进一步地，所述基座开设有与支撑柱尺寸相配合的卡槽，用于支撑柱插入卡槽内固定。

进一步地，所述支撑柱的两侧对称设置有可开合的支撑腿用于加固支撑柱。

进一步地，在所述基座上支撑柱对称两侧开设支撑腿的限位槽，在所述限位槽内设置弹力片，所述弹力片与限位槽的端部之间形成支撑腿卡槽。

进一步地，所述压力传感器的输出端经由模拟放大器以及A/D转换器后连接至控制器，所述控制器与一上位机传递信息，所述压力传感器的输出端还连接示波器，通过示波器显示波形。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型具有灵敏度高、精确，以及稳定性高等优点。通过PVDF压电薄膜具有良好的机械韧性、灵敏的压电性和较高的可塑性，使其与悬臂梁结合实现了质量信号转换为电信号，实现了微小质量的测量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的基座的结构示意图；

图3为本实用新型的电路部分的模块框图；

图4为本实用新型实施例提供的模拟放大器的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1结合图2所示，一种微小质量称重装置，该系统包括：基座7，用于支撑；这里的基座7可选择圆形或者长方形 这里不做限制，采用不锈钢制作，支撑柱1竖直与基座7固定连接；可以将支撑住1直接焊接在基座7上，优选地，采用插入的方式，实现可拆卸，在基座上开设卡槽8，支撑柱1从基座的侧面直接插入到基座上。压力传感器连接在支撑柱上与支撑柱1垂直设置，这里的压力传感器包括悬臂梁3以及设置在悬臂梁上的PVDF压电薄膜2，PVDF压电薄膜2的长度小于悬臂梁3长度；优选地，悬臂梁3为厚度均匀的片状结构，PVDF压电薄膜2的长度为悬臂梁3长度的2/3。悬臂梁3采用不锈钢材质等强度梁，本实施例中，采用的PVDF压电薄膜与悬臂梁的结构与传统压电传感器相比具有尺寸小、结构简单、反应速度快、集成度高和易于实现阵列化测试等优点。有效增强压电特性。同时，对于PVDF压电薄膜与悬臂梁的结构的传感器的工作方式而言，采用动态工作方式。其又称为谐振工作方式，主要是利用悬臂梁在附加微小质量之后谐振频率发生偏移来实现传感的。具有延伸长度的悬臂梁的灵敏度远远优于等长度梁；具有更优的振动频率偏移。参见图3结合图4所示，为了采集压力传感器的信号，设置有控制器，与压力传感器的输出端连接后，用于接收压力传感器的信号。通常在压力传感器与控制器之间设置模拟放大器以及A/D转换器，这里的控制器可以与一上位机传递信息，压力传感器的输出端还可以连接示波器，通过示波器显示波形，压力传感器产生的微弱的电荷信号，经模拟放大器放大，参见图4这里的模拟放大器采用集成运算放大器AD620芯片进行放大和纹波处理，得到可用示波器明显观察的呈衰减形式的信号波形。此时的信号直接作为控制器的输入信号进行模数转换，随即通过串行通信发送至上位机。这里的控制器采用单片机。

为了实现可拆卸，存放于携带的方便，支撑柱上设置有穿孔，在压力传感器的末端设置限位挡片4，压力传感器通过穿孔穿入至支撑柱并通过限位挡片4限位。基座开设有与支撑柱尺寸相配合的卡槽8，用于支撑柱插入卡槽8内固定。而支撑柱8的两侧对称设置有可开合的支撑腿6用于加固支撑柱，为了让支撑腿开合一定角度后固定，支撑腿6与支撑柱1之间轴5连接，并设置限位结构，在转动一个角度后，通过限位结构限制后不再开合。

在另一个优选的实施例中，参见图2所示，在基座上支撑柱对称两侧开设支撑腿的限位槽9，在限位槽9内设置弹力片10，弹力片10与限位槽9的端部之间形成支撑腿卡槽。支撑腿打开后沿着限位槽，在限位槽内滑动，达到限位槽的顶端时，支撑腿卡入到支撑腿卡槽内。由于弹力片的作用，支撑腿会被弹力片卡住不会往回移动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。