一种复合量程应变传感器的制作方法

1.本实用新型涉及应变传感器设备技术领域，具体为一种复合量程应变传感器。


背景技术：

2.应变传感器主要利用应变敏感元件形变后内部电阻值变化的原理，将受力形变量转变为电信号输出，以其结构简单，灵敏度高等优点被广泛使用，但是在实际使用过程中，存在单一传感器测量范围窄等问题，当超出量程时，其测量值误差较大，且存在损毁传感器的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种复合量程应变传感器，采用多级弹性元件依次组合受力的方式，有效调整在不同受力区间段内，测定力值变化量与弹性元件形变量的关系比例，从而获得更加宽泛的测量量程，可以有效解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种复合量程应变传感器，包括弹性形变部和应变敏感部；
5.弹性形变部，包括若干级用于承受被测力且能够发生形变的弹性元件，上一级的弹性元件先受力形变，当被测力超过该级弹性元件对应的设定测量值时，该级弹性元件将力传至下一级弹性元件，下一级弹性元件同其以上所有级的弹性元件共同受力形变；
6.应变敏感部，包括贴附在第一级弹性元件表面，用于检测第一级的弹性元件形变量，并将其形变量转变为电阻值数据输出的应变片。
7.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述应变片对称布置在第一级弹性元件的表面，且弹性元件的同一表面沿长度方向布置两组应变片。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述弹性形变部包括底座和若干组垂直底座且能够发生形变的形变柱；所述形变柱顶部设置受力平台，次一级弹性元件的受力平台与上一级弹性元件的受力平台之间留有缝隙。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案，第一级弹性元件为工字形，第一级弹性元件的形变柱两侧均设置有次一级或多级的形变柱。
10.作为本实用新型的一种优选技术方案，除第一级弹性元件的形变柱外的其余形变柱共用同一次级底座，所述次级底座与第一级弹性元件的底座相对固定设置。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述弹性形变部包括若干组以悬臂梁形式布置的弹性元件，所有弹性元件处于相同侧的一端相对固定连接，且弹性元件的自由端设置有能够抵触下一级弹性元件自由端的接触柱，所述接触柱与下一级弹性元件之间留有缝隙。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本复合量程应变传感器采用若干级弹性元件进行组合，且采用分级组合受力的方式，即测量力越大，用于受力形变的弹性元件
组越多，兼具微小力测量灵敏度高，大力测量量程的宽泛的优点。
附图说明
13.图1为实施例一的结构示意图；
14.图2为实施例二的结构示意图；
15.图3为实施例二的零件爆炸图；
16.图4为实施例二的主视图；
17.图5为a-a处剖视图；
18.图6为实施例三的结构示意图；
19.图7为实施例三的剖视图。
20.图中箭头为测量力的方向。
21.图中：1、中心弹性元件；101、一级形变柱；102、一级受力平台；103、一级底座；2、外围弹性元件；201、次级形变柱；202、次级受力平台；203、次级底座；3、螺钉；4、应变片；5、悬臂梁弹性元件；501、一级悬臂梁；5011、接触柱；502、次级悬臂梁；503、安装孔。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例一：
24.请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种复合量程应变传感器，包括工字形中心弹性元件1，且中间竖直部分为一级形变柱101，一级形变柱101的顶部为一级受力平台102，一级形变柱101的两侧均设置次级形变柱201，次级形变柱201的顶部设置次级受力平台202，一级受力平台102与次级受力平台202之间留有缝隙，应变片4贴附在一级形变柱101的两侧。
25.当顶部的一级受力平台102受力时，一级形变柱101率先发生形变，应变片4将一级形变柱101的形变量转换为电信号输出，此时由于一级形变柱形变量与力增加量的比值较大，因此测量灵敏度较高；
26.当测量力持续增大，一级受力平台102与次级受力平台202接触，进行力传递，次级形变柱201和一级形变柱101同时受力，此时一级形变柱形变量与力增加量的比值下降，因此测量力的量程增加；
27.当测量力持续增大，再次一级的形变柱同时受力，此时一级形变柱形变量与力增加量的比值继续下降，因此测量力的量程继续增加。
28.实施例二：
29.参阅图2-图5，本实施例与实施例一结构基本一致，区别在于，包括分体的中心弹性元件1和外围弹性元件2，中心弹性元件1为工字形，外围弹性元件为c形，且外围弹性元件2内包括除一级形变柱101的所有形变柱，且外围弹性元件2内受力平台与形变柱一一对应，而底座为共用的次级底座203；中心弹性元件1的一级底座103表面设置有用于安装次级底
座203的安装槽，且次级底座203与一级底座103通过螺钉3固定。
30.采用中心弹性元件1与外围弹性元件2可分离式设计，便于应变片4在一级形变柱101表面的粘贴。
31.实施例三：
32.参阅图6-图7，本实施例包括悬臂梁弹性元件5，包括若干组悬臂梁形式弹性元件，其中次一级弹性元件的形变变化量与受力变化量的比值大于上一级，即次一级弹性元件刚度高压上一级，应变片4贴附与一级悬臂梁501两侧，且一级悬臂梁501的自由端上部为受力面，当该处受力时，一级悬臂梁501首先下弯形变，应变片4将形变量转化为电阻变化的电信号输出，此时由于一级悬臂梁501形变量与力增加量的比值较大，因此测量灵敏度较高；
33.当测量力持续增大，一级悬臂梁501端部的接触柱5011与次级悬臂梁502的自由端上部接触，进行力传递，次级悬臂梁502和一级悬臂梁501同时受力形变，此时一级悬臂梁501形变量与力增加量的比值下降，因此测量力的量程增加；
34.当测量力持续增大，再次一级的悬臂梁同时受力，此时一级悬臂梁501形变量与力增加量的比值继续下降，因此测量力的量程继续增加。
35.且悬臂梁弹性元件5的侧部设置安装孔503，用于整体的固定安装。
36.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种复合量程应变传感器，包括弹性形变部和应变敏感部，其特征在于：弹性形变部，包括若干级用于承受被测力且能够发生形变的弹性元件，上一级的弹性元件先受力形变，当被测力超过该级弹性元件对应的设定测量值时，该级弹性元件将力传至下一级弹性元件，下一级弹性元件同其以上所有级的弹性元件共同受力形变；应变敏感部，包括贴附在第一级弹性元件表面，用于检测第一级的弹性元件形变量，并将其形变量转变为电阻值数据输出的应变片(4)。2.根据权利要求1所述的复合量程应变传感器，其特征在于：所述应变片(4)对称布置在第一级弹性元件的表面，且弹性元件的同一表面沿长度方向布置两组应变片(4)。3.根据权利要求1或2所述的复合量程应变传感器，其特征在于：所述弹性形变部包括底座和若干组垂直底座且能够发生形变的形变柱；所述形变柱顶部设置受力平台，次一级弹性元件的受力平台与上一级弹性元件的受力平台之间留有缝隙。4.根据权利要求3所述的复合量程应变传感器，其特征在于：第一级弹性元件为工字形，第一级弹性元件的形变柱两侧均设置有次一级或多级的形变柱。5.根据权利要求4所述的复合量程应变传感器，其特征在于：除第一级弹性元件的形变柱外的其余形变柱共用同一次级底座，所述次级底座与第一级弹性元件的底座相对固定设置。6.根据权利要求1所述的复合量程应变传感器，其特征在于：所述弹性形变部包括若干组以悬臂梁形式布置的弹性元件，所有弹性元件处于相同侧的一端相对固定连接，且弹性元件的自由端设置有能够抵触下一级弹性元件自由端的接触柱(5011)，所述接触柱(5011)与下一级弹性元件之间留有缝隙。

技术总结
本实用新型公开了一种复合量程应变传感器，包括弹性形变部和应变敏感部；弹性形变部，包括若干级用于承受被测力且能够发生形变的弹性元件，上一级的弹性元件先受力形变，当被测力超过该级弹性元件对应的设定测量值时，该级弹性元件将力传至下一级弹性元件，下一级弹性元件同其以上所有级的弹性元件共同受力形变；应变敏感部，包括贴附在第一级弹性元件表面，用于检测第一级的弹性元件形变量，并将其形变量转变为电阻值数据输出的应变片，本复合量程应变传感器采用多级弹性元件依次组合受力的方式，有效调整在不同受力区间段内，测定力值变化量与弹性元件形变量的关系比例，从而获得更加宽泛的测量量程。获得更加宽泛的测量量程。获得更加宽泛的测量量程。


技术研发人员：付焕然 傅东有
受保护的技术使用者：郑州海富机电设备有限公司
技术研发日：2022.05.28
技术公布日：2022/11/4