一种单柱式拉压双向测力传感器的制作方法

本发明属于拉力和压力检测技术领域，具体涉及一种单柱式拉压双向测力传感器。

背景技术：

现有技术中拉力和压力的检测大多分别使用拉力检测传感器和压力检测传感器。拉力传感器使用两个拉力传递部分传力，在其结构中含有力敏器件和两个拉力传递部分；压力传感器通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器。

cn103439034b一种多功能测力传感器发明专利中公开了一种多功能测力传感器，包括十字弹性轴、输出输入集流环、导磁连杆、铁基纳米微晶合金附着层、激磁线圈、测量线圈、防磁干扰屏蔽罩；所述十字弹性轴的四臂长度相等，在其垂直方向两端安装测量拉力的拉力环，水平方向两端分别安装用于测量转矩的联轴器和用于测量压力的压头；在十字弹性轴承载表面附着铁基纳米微晶合金附着层，在铁基纳米微晶合金附着层表面缠绕测量线圈；导磁连杆连接在十字弹性轴端部并构成菱形导磁钢框；在导磁连杆上缠绕激磁线圈；整个传感器置于防磁干扰屏蔽罩内。然而上述发明专利中并未公开铁基纳米微晶合金元素构成、导磁连杆；线圈n1上需要加一定的交流电势e1，即上述多功能测力传感器的正常工作离不开交流电；而交流电的导线是要穿过防磁干扰屏蔽罩，使得防磁干扰效果降低，上述多功能测力传感器可能受到磁干扰。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中拉力和压力的检测大多分别使用拉力检测传感器和压力检测传感器的问题，提供了一种单柱式拉压双向测力传感器。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种单柱式拉压双向测力传感器，包括单柱式弹性体、多个电阻式应变片、压盘、底盘、左拉环、右拉环和带有惠斯通电桥的应变测量仪，

所述单柱式弹性体包括圆柱形的应变体、连接部一和连接部二，所述连接部一和连接部二分别固定连接应变体的两个端面；

多个所述电阻式应变片包括多个应变片一和多个应变片二，所述应变片一和应变片二的长度方向互相垂直；多个所述应变片一和多个所述应变片二分别均衡粘合在应变体的曲面上；多个所述电阻式应变片通过导线以四臂全桥的方式接入惠斯通电桥；

当需要检测压力时，所述单柱式弹性体为竖直状态，所述连接部一和连接部二远离应变体端分别与压盘和底盘螺纹连接，且所述压盘处于单柱式弹性体上方；所述单柱式弹性体、压盘和底盘的竖向中心线重合；

当需要检测拉力时，所述单柱式弹性体为水平状态，所述连接部一和连接部二远离应变体端分别与左拉环和右拉环螺纹连接；所述单柱式弹性体、左拉环和右拉环的水平中心线重合。

作为优选，所述连接部一和连接部二均为长方体且规格相同，所述连接部一和连接部二连接应变体的端面均为正方形；所述连接部一和连接部二远离应变体的端面中心分别开设有盲孔，所述盲孔内设有内螺纹，所述盲孔的中心线与应变体的轴线重合。

作为优选，所述压盘与连接部一连接端固定设有螺杆，所述压盘的螺杆能够与所述连接部一盲孔内的内螺纹旋合；所述底盘与连接部二连接端也固定设有螺杆，所述底盘的螺杆能够与所述连接部二盲孔内的内螺纹旋合。

作为优选，所述左拉环与连接部一连接端固定设有螺杆，所述左拉环的螺杆能够与所述连接部一盲孔内的内螺纹旋合；所述右拉环与连接部二连接端也固定设有螺杆，所述右拉环的螺杆能够与所述连接部二盲孔内的内螺纹旋合。

作为优选，所述压盘为球面压盘。

作为优选，还包括外壳板和内置式无线传送模块，所述外壳板围绕应变体且仅一端通过螺钉固定在连接部一表面；所述内置式无线传送模块安装在外壳板内，且所述内置式无线传送模块的输入端与应变测量仪的输出端通过信号线通信连接。

作为优选，所述内置式无线传送模块为蓝牙模块。

作为优选，所述应变片一和应变片二的数量均为八个。

作为优选，所述四臂全桥方式为：所述惠斯通电桥的四个桥臂均为电阻式应变片，每四个所述应变片一串联作为一个桥臂，每四个所述应变片二串联作为一个桥臂，且相邻的桥臂不同。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：(1)本发明提供的单柱式拉压双向测力传感器，通过单柱式弹性体与压盘、底盘螺纹连接组成压力测量传感器；通过单柱式弹性体与左拉环、右拉环的螺纹连接组成拉力测量传感器；通过连接方式的改变，实现拉力、压力检测的切换；

(2)本发明提供的单柱式拉压双向测力传感器设有内置式无线传送模块，操作人员可无线接收应变测量仪的检测结果；

(3)多个电阻式应变片通过导线以四臂全桥的方式接入惠斯通电桥，检测精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图1为单柱式拉压双向测力传感器的单柱式弹性体示意图；

图2为单柱式弹性体与压盘、底盘螺纹连接后组成的压力传感器示意图；

图3为单柱式弹性体与左拉环、右拉环螺纹连接后组成的拉力传感器示意图。

1—单柱式弹性体，10—应变体，11—连接部一，12—连接部二，13—内螺纹；

2—应变片一，3—压盘，4—底盘，5—外壳板，6—内置式无线传送模块，7—左拉环，8—右拉环，9—应变片二。

4—粗纱锭。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

下面结合附图1-3对实施例1中的一种单柱式拉压双向测力传感器进行说明，单柱式拉压双向测力传感器包括单柱式弹性体1、多个电阻式应变片、压盘3、底盘4、左拉环7、右拉环8和带有惠斯通电桥的应变测量仪。

如图1所示，单柱式弹性体1包括圆柱形的应变体10、连接部一11和连接部二12，连接部一11和连接部二12分别固定连接应变体10的两个端面。

如图1-3所示，多个电阻式应变片包括多个应变片一2和多个应变片二9，应变片一2和应变片二9的长度方向互相垂直；多个应变片一2和多个应变片二9分别均衡粘合在应变体10的曲面上；多个电阻式应变片通过导线串联后作为一个桥臂接入惠斯通电桥。

如图2所示，当需要检测压力时，单柱式弹性体1为竖直状态，连接部一11和连接部二12远离应变体10端分别与压盘3和底盘4螺纹连接，且压盘3处于单柱式弹性体1上方；单柱式弹性体1、压盘3和底盘4的竖向中心线重合。

如图3所示，当需要检测拉力时，单柱式弹性体1为水平状态，连接部一11和连接部二12远离应变体10端分别与左拉环7和右拉环8螺纹连接；单柱式弹性体1、左拉环7和右拉环8的水平中心线重合。

连接部一11和连接部二12均为长方体且规格相同，连接部一11和连接部二12连接应变体10的端面均为正方形。

如图1所示，连接部一11和连接部二12远离应变体10的端面中心分别开设有盲孔，盲孔内设有内螺纹13，盲孔的中心线与应变体10的轴线重合。

如图2所示，压盘3与连接部一11连接端固定设有螺杆，压盘3的螺杆能够与连接部一11盲孔内的内螺纹13旋合。

如图2所示，底盘4与连接部二12连接端也固定设有螺杆，底盘4的螺杆能够与连接部二12盲孔内的内螺纹13旋合。

如图3所示，左拉环7与连接部一11连接端固定设有螺杆，左拉环7的螺杆能够与连接部一11盲孔内的内螺纹13旋合。

如图3所示，右拉环8与连接部二12连接端也固定设有螺杆，右拉环8的螺杆能够与连接部二12盲孔内的内螺纹13旋合。

如图2所示，压盘3为球面压盘。

如图1-3所示，还包括外壳板5和内置式无线传送模块6，外壳板5围绕应变体10且仅一端通过螺钉固定在连接部一11表面。

如图1-3所示，内置式无线传送模块6安装在外壳板5内，且内置式无线传送模块6的输入端与应变测量仪的输出端通过信号线通信连接。

内置式无线传送模块6为蓝牙模块。

应变片一2和应变片二9的数量均为八个。

四臂全桥方式为：所述惠斯通电桥的四个桥臂均为电阻式应变片，每四个所述应变片一2串联作为一个桥臂，每四个所述应变片二9串联作为一个桥臂，且相邻的桥臂不同。

本发明的单柱式拉压双向测力传感器工作原理：通过单柱式弹性体1与压盘3、底盘4螺纹连接组成压力测量传感器；通过单柱式弹性体1与左拉环7、右拉环8的螺纹连接组成拉力测量传感器；通过连接方式的改变，实现拉力、压力检测的切换；

压力检测时，压力作用于压盘3上，与压盘3连接的连接部一11将压力传递给应变体10，应变体10受压力发生形变；贴合与应变体10曲面上的多个电阻式应变片的电阻值发生变化，应变测量仪的惠斯通电桥输出电压信号，并由内置式无线传送模块无线传输给接收和显示装置；

拉力检测时，拉力作用于左拉环7和右拉环8，连接部一11和连接部二12将拉力传递给应变体10，应变体10受拉力发生形变；贴合与应变体10曲面上的多个电阻式应变片的电阻值发生变化，应变测量仪的惠斯通电桥输出电压信号，并由内置式无线传送模块无线传输给接收和显示装置。

实施例2

本实施例与实施例1的区别是：对于大型的单柱式拉压双向测力传感器，为了方便部件连接方式的转变，在连接部11上安装吊环。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。