专利名称:双加载点应变式负荷传感器的制作方法
本发明是一种结构新颖的、实用的新型电阻应变式负荷传感器。它属于国际分类号GOIL／22范围。
当前使用于测力与称重系统的电阻应变式传感器中有梁式、柱式及环式等不同结构形式。这些结构形式的传感器均为单点承受被测载荷(如U.S.Pat，4，283，941)。而在实际应用中往往需要一种两点或一个矩形面上承受载荷的传感器。在这种情况下，人们一般通过为传感器增加一些中间转换环节来满足测量要求。而这种增加中间环节的作法会显著地降低传感器的检测精度。如一般箱式传感器，它的本身精度优于0.1％F.S，而加上中间环节后其精度降低至0.2％F.S以下。另一种常用的解决方法是使用单点承受载荷的传感器在传感器附近的称台与地基之间加水平紧固器。这种办法除了分掉一部分载荷外，还使测量精度受紧固器的影响，同时紧固器需要较大的空间，对于一般测量系统往往不能满足其空间尺寸。
本发明是为了克服上述传感器的不足，既能保证在不降低测力与称重精度的情况下实现两个加载点承受载荷和抑制载荷作用点变化对输出的影响，又不需其他辅助设备，因而可将轴承座、齿轮箱、机座等装置直接固定到传感器上进行测力与称重。
本发明是把一块弹性材料机械加工成工字形结构，工字上部的两翼是两个悬臂梁，它可以是剪切式也可以是双联孔式。支撑体将悬臂梁和底座连成一体，通过底座上的螺孔将传感器固定到基础上。两悬臂梁的自由端各有一载荷承受点，外加被测载荷垂直地加于此承载点上，使梁产生弯曲变形和剪切变形。此变形由粘贴在梁中部经过局部加工形成的测量区的电阻应变片所检测，并通过测量电桥将其变换为对应被测载荷的电信号输出。由于剪切式或双联孔式测量方式对载荷作用点变化不敏感，同时一个载荷由两个梁承担并组成一个电桥，这就进一步抑制了载荷作用点变化、载荷重心不对称等因素的影响。
以下将结合附图对发明作进一步的详细描述。
图1是本发明传感器的基本结构形式。立柱2在底座3的中央部位，底座两端各有一组将底座固定于基础上的孔或螺孔4、5。在立柱(支撑体)2的顶端支撑着与底座3平行的延伸至底座端部的剪切式或双联孔式悬臂梁1，1′(带撇的为左侧)。被测载荷P被分成P1及P1′分别垂直地作用于梁1，1′自由端的加载点6，6′上。加载点是两个带有螺孔的凸台。在每个梁的中部均有一检测区7，7′。
图2为图1沿A－A向剖视图，它是一种剪切式结构形式，是在梁1，1′的两个侧面以与梁自然轴线N、A及载荷作用线相垂直的方向向梁的自然轴线方向相对地各打一盲孔8′、9′(8、9)，在梁上形成一局部工字形截面。电阻应变片10、11(10′、11′)，12、13(12′、13′)两两相对地分别粘贴在工字腹板14′的侧面。电阻应变片是按与梁的自然轴线分别成45°及135°角对称地分布于中性层两侧，以测量由被测载荷引起的剪切变形。各盲孔中粘贴两片电阻应变片，共粘贴八片。电阻应变片的引线沿梁上的槽15及孔17、18引至梁的一端组成如图4所示的测量电桥并引出传感器外。盲孔、槽等在梁的两侧面用盖板19密封。
图3所示的是本发明的另一种双联孔式结构检测区的正视图(图中只画了一个梁的情况)。它是在检测区的一个侧面打一组如图所示的通至相对侧面的弧形通孔，上、下两通孔间相联，左右之间有一刚性隔断，上、下隔断间有一缝隙将两组通孔连通。加载时梁的上下面形成四个局部应力集中区16a、16b、16c、16d(16a′、16b′、16c′、16d′)。电阻应变片就粘贴在此应力集中区的内表面上，它是按与梁自然轴线平行、与载荷作用线垂直的方向粘贴。在图中电阻应变片10、11、12及13(10′、11′、12′及13′)组成如图4所示的电桥，并通过孔17引至传感器外。当被测载荷作用于各加载点上时，各应力集中区将产生弯曲变形。电阻应变片10及13承受拉应力，11及12承受压应力，在激励电源E的激励下，接在电桥另一对角线上的电表V将有对应于被测载荷的电信号输出。
图5画出了一种与外部设备组装的示意图。垫板20用螺钉固定到传感器上，然后将外部设备固定到垫板上。
权利要求
1.一种电阻应变式负荷传感器，在弹性体上贴有电阻片，其特征在于由一块弹性材料加工成含有底座、立柱及两个悬臂梁于一体的工字形结构，并且立柱位于底座中央，其上部支撑着左右对称的与底座平行的两个悬臂梁，梁的端部各有一承载点并在承载点与立柱之间各有一检测区。
2.如权利要求
1所述的传感器，其特征是各检测区梁的两侧相对地各打一盲孔，形成工字形截面。
3.如权利要求
1或2所述的传感器，其特征是电阻应变片与梁的自然轴线分别成45°和135°角对称中性层粘贴在工字腹板的两侧。
4.如权利要求
1所述的传感器，其特征是在检测区梁的侧面对称于中性层各打两个弧形通孔，上下两通孔间相联，左右之间有一刚性隔断，上下隔断间有一缝隙将两组通孔连通。
5.如权利要求
1或4所述的传感器，其特征是电阻应变片粘贴在通孔应力集中区的内表面上，粘贴方向与梁自然轴线方向平行。
专利摘要
双加载点应变式负荷传感器是由一块弹性体材料通过加工形成一种带底座的双梁式应变负荷传感器。它有两个相背配置的悬臂梁，载荷是通过两个加载点加到传感器上。底座、支撑体和悬臂梁形成一工字形结构，这种结构进一步抑制了载荷作用点变化对输出的影响，它特别适用于将轴承座、齿轮箱、机座等装置直接固定到传感器上的测力与称重系统。
文档编号GOIL／22范围。
当前使用于测力与称重系统的电阻应变式传感器中有梁式、柱式及环式等不同结构形式。这些结构形式的传感器均为单点承受被测载荷(如U.S.Pat，4，283，941)。而在实际应用中往往需要一种两点或一个矩形面上承受载荷的传感器。在这种情况下，人们一般通过为传感器增加一些中间转换环节来满足测量要求。而这种增加中间环节的作法会显著地降低传感器的检测精度。如一般箱式传感器，它的本身精度优于0.1％F.S，而加上中间环节后其精度降低至0.2％F.S以下。另一种常用的解决方法是使用单点承受载荷的传感器在传感器附近的称台与地基之间加水平紧固器。这种办法除了分掉一部分载荷外，还使测量精度受紧固器的影响，同时紧固器需要较大的空间，对于一般测量系统往往不能满足其空间尺寸。
本发明是为了克服上述传感器的不足，既能保证在不降低测力与称重精度的情况下实现两个加载点承受载荷和抑制载荷作用点变化对输出的影响，又不需其他辅助设备，因而可将轴承座、齿轮箱、机座等装置直接固定到传感器上进行测力与称重。
本发明是把一块弹性材料机械加工成工字形结构，工字上部的两翼是两个悬臂梁，它可以是剪切式也可以是双联孔式。支撑体将悬臂梁和底座连成一体，通过底座上的螺孔将传感器固定到基础上。两悬臂梁的自由端各有一载荷承受点，外加被测载荷垂直地加于此承载点上，使梁产生弯曲变形和剪切变形。此变形由粘贴在梁中部经过局部加工形成的测量区的电阻应变片所检测，并通过测量电桥将其变换为对应被测载荷的电信号输出。由于剪切式或双联孔式测量方式对载荷作用点变化不敏感，同时一个载荷由两个梁承担并组成一个电桥，这就进一步抑制了载荷作用点变化、载荷重心不对称等因素的影响。
以下将结合附图对发明作进一步的详细描述。
图1是本发明传感器的基本结构形式。立柱2在底座3的中央部位，底座两端各有一组将底座固定于基础上的孔或螺孔4、5。在立柱(支撑体)2的顶端支撑着与底座3平行的延伸至底座端部的剪切式或双联孔式悬臂梁1，1′(带撇的为左侧)。被测载荷P被分成P1及P1′分别垂直地作用于梁1，1′自由端的加载点6，6′上。加载点是两个带有螺孔的凸台。在每个梁的中部均有一检测区7，7′。
图2为图1沿A－A向剖视图，它是一种剪切式结构形式，是在梁1，1′的两个侧面以与梁自然轴线N、A及载荷作用线相垂直的方向向梁的自然轴线方向相对地各打一盲孔8′、9′(8、9)，在梁上形成一局部工字形截面。电阻应变片10、11(10′、11′)，12、13(12′、13′)两两相对地分别粘贴在工字腹板14′的侧面。电阻应变片是按与梁的自然轴线分别成45°及135°角对称地分布于中性层两侧，以测量由被测载荷引起的剪切变形。各盲孔中粘贴两片电阻应变片，共粘贴八片。电阻应变片的引线沿梁上的槽15及孔17、18引至梁的一端组成如图4所示的测量电桥并引出传感器外。盲孔、槽等在梁的两侧面用盖板19密封。
图3所示的是本发明的另一种双联孔式结构检测区的正视图(图中只画了一个梁的情况)。它是在检测区的一个侧面打一组如图所示的通至相对侧面的弧形通孔，上、下两通孔间相联，左右之间有一刚性隔断，上、下隔断间有一缝隙将两组通孔连通。加载时梁的上下面形成四个局部应力集中区16a、16b、16c、16d(16a′、16b′、16c′、16d′)。电阻应变片就粘贴在此应力集中区的内表面上，它是按与梁自然轴线平行、与载荷作用线垂直的方向粘贴。在图中电阻应变片10、11、12及13(10′、11′、12′及13′)组成如图4所示的电桥，并通过孔17引至传感器外。当被测载荷作用于各加载点上时，各应力集中区将产生弯曲变形。电阻应变片10及13承受拉应力，11及12承受压应力，在激励电源E的激励下，接在电桥另一对角线上的电表V将有对应于被测载荷的电信号输出。
图5画出了一种与外部设备组装的示意图。垫板20用螺钉固定到传感器上，然后将外部设备固定到垫板上。GK85200909SQ85200909
公开日1986年2月5日 申请日期1985年4月26日
发明者王志正 申请人:北京钢铁学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan