专利名称：弹性分流式石英谐振称重传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种称重传感器，尤其涉及一种弹性分流式石英谐振称重传感器，属于传感器技术领域。
现有技术中，石英谐振式力传感器是基于石英谐振器的应变敏感效应。当谐振器晶片受力作用后，其固有频率随之改变。利用这一原理组成的测力传感器，直接输出频率信号，无需模拟电路，便可直接输入到计算机和单片机，极大地降低了电路成本和仪表的开发周期。由于谐振式力传感器将石英材料作为敏感元件，所以具有很高稳定性，很好的线性，很小的滞后特性，是一种非常理想的测力敏感元件。在批量生产的条件下，传感器的生产成本很低，远低于目前的应变式传感器，一致性很好。但是，这种传感器只有在批量生产的条件下，才能显示出它的优点，因此其规格不能很多，就目前国内的情况来看，只有满量程为8Kg的一种规格，大于、小于这一量程的传感器都没有。即使在国外，其规格也只有几种小量程的传感器。
另外，这种传感器是一种点接触传感器，而衡器中的称重传感器，往往需要大面积受力，如日常生活中的电子计价秤，其台面300×400平方毫米，其重物放在台面的任何位置，传感器指示的力应不变，称为四角效应。如不加改造，石英谐振式传感器无法用作称重传感器。
本实用新型的目的在于提供一种新型结构的石英谐振称重传感器，使之能方便地改变量程并解决四角效应问题，扩大石英谐振式传感器在测力、称重、衡器领域的应用范围。
为实现这样的目的，本实用新型设计了弹性分流式结构的石英谐振称重传感器，传感器上面是被测载荷直接作用的承载体，下面有一基础弹性体，传感器的内芯安装在基础弹性体上，内芯的另一端，通过钢珠与调节螺钉与承载体相对固定。
当传感器受到被测载荷作用后，承载体便向下产生位移X，传感器内芯也向下位移X，由于传感器内芯是石英材料，可以认为它是没有变形的，因此必然使基础弹性体产生同样的位移X。实际上，基础弹性体和承载体是两个并联的弹性体。
设承载体P的弹性系数为C1，而基础弹性体的弹性系数为C4，则被测载荷P-N＝C1X其中，基础弹性体的反作用力N，即传感器内芯所受的力N＝C4X根据国内现有的石英谐振式传感器的测力范围，N＝8Kg，由于是两个并联弹性体，两个公式中的位移X是相等的，所以P＝N+C1X＝(C1+C4)X＝8+C1X由此可知，只要改变承载体和基础弹性体的刚度之比便可方便地改变被测载荷体的范围。目前已能利用这一方法制造成几十公斤到几十吨的测力称重传感器。
只要把钢珠安装在承载体的物理旋转中心处，则承载体在一定承载面的范围内可以不产生四角误差。
为更清楚地说明本实用新型的技术方案，
以下结合附图和实施例作进一步详细描述。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，传感器上面是被测载荷直接作用的承载体1，下面有一基础弹性体4，传感器的内芯5安装在基础弹性体4上，内芯5的另一端，通过钢珠3与调节螺钉2与承载体1相对固定。
根据传感器的使用要求和传感器内芯5的具体尺寸，决定基础弹性体4的结构尺寸，在结构尺寸已定的情况下，用改变基础弹性体4的壁厚H4的方法，来改变弹性体4的刚度。壁厚H4越厚刚度越大，反之越小。对于弹性反力为8Kg，基础弹性体4的位移取值在0.5mm＜δx＞0.2mm范围内，这是因为如果弹性体4的位移太小，由于接触变形产生的误差，会严重影响测量精度，但若位移取得过大，弹性体4容易产生非线性。本实用新型的一个实施例中，位移δx取值为0.3mm，壁厚H4＝0.9mm，能很好地满足上述要求。实际上对不同量程的传感器，基础弹性体的尺寸是相同的。
对不同量程的称重传感器，只要改变承载体1的刚度，即改变承载体1的壁厚H1，即可改变传感器的量程。上例中，取H1＝1.25mm。二者结合，可使弹性分流式石英谐振称重传感器的量程为20公斤，且达到很高的精确度。若加大壁厚H1，其量程可在数百公斤范围变化。对更大的量程则传感器的结构需稍加改变。
本实用新型的新型结构使得石英谐振式测力传感器可以应用于衡器行业大于8Kg的各种传感器，如电子计价秤、人体秤、汽车衡吊秤、配料秤、料斗秤的各种传感器，扩大了应用范围。
本实用新型基本保持石英谐振式传感器的原有特性，有很好的线性与稳定性，很小的滞后特性与蠕变，具有很高的抗干扰能力，而生产成本远低于目前普遍采用的应变式传感器。由于传感器直接输出数字信号，无需模数转换电路，后续电路的成本也将大大降低。采用本实用新型制成的电子计价秤，其总的生产成本在目前应变式电子计价秤成本的二分之一以内。
权利要求1.一种弹性分流式石英谐振称重传感器，其特征在于传感器的上面是被测载荷直接作用的承载体1，下面有一基础弹性体4，传感器的内芯5安装在基础弹性体4上，内芯5的另一端，通过钢珠3与调节螺钉2与承载体1相对固定。
专利摘要一种弹性分流式石英谐振称重传感器,其上面是承载体,下面有基础弹性体,传感器的内芯安装在基础弹性体上,内芯的另一端,通过钢珠与调节螺钉与承载体相对固定。本实用新型结构简单,基本保持石英谐振式传感器的原有特性,具有很高的抗干扰能力,并可通过改变承载体的刚度来制造各种量程的传感器,适用于衡器行业的各种传感器,扩大了在测力、称重、衡器领域的应用范围。
文档编号G01G3/00GK2394207SQ9924016
公开日2000年8月30日 申请日期1999年11月3日 优先权日1999年11月3日
发明者沈生培, 吴东鑫, 王来桂 申请人:上海交通大学