一种流体推力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气态物质和液态物质的流体运动推力检测技术领域，具体设及一种能 够置于流体中（含差压环境W及等压强环境内的流体中）直接且连续地检测流体运动产生 的推力大小并输出电信号的装置，即流体推力传感器。
【背景技术】
[0002] 在现代多个行业应用领域中，经常需要对流体地运动产生的推力进行连续检测， 从而判断流体自身的输送、存在于流体中的运动物体或者运动流体中搭载的物体是否正常 或处于受控状态。例如工业生产领域中水、气、汽、油的输送和采用流体输送的物料的输送 效率和可控性的检测；工业风力风选生产中，物料的风分质量和风分效率检测；汽车制造 领域中外形设计的风阻检测及车辆行驶中受横风影响的检测；航海领域中风力和海浪对船 体倾斜甚至倾覆危险的检测；航空领域中航空器在复杂气候条件下，机体在空气乱流中各 重要部位的受力检测；风洞实验中风力对实验物体产生的作用力和举升力检测；气象领域 中，对频繁变化的风力的检测等等。但是目前一直没有一种简捷、有效和精确的手段对流体 推力进行检测，传统上一般采用压力传感器、压差检测仪、风速仪、称重传感器等设备进行 间接检测，并进行换算得到流体的推力，而该些传统方式由于不能直接检测到流体的推力 而需要通过压力差值或者电磁通量来换算间接得出流体推力，得到的数据的及时性、准确 性和有效性大打折扣，特别在许多生产、生活条件下，由于不易获得W上复杂、操作不便的 检测仪器或没有合适的相应检测方法，甚至采用了不当的检测手段，从而导致了数据信息 滞后、不准确甚至错误，常会给生产建设、交通旅行、防灾减灾等等活动造成难题。如果能够 科学、及时、可靠地检测出流体推力并将数据及时反馈给相对应的控制系统，那么控制系统 将作出相应的作业指导、发出报警，或者实现智能闭环控制，提高人类生产力及其安全性， 因此，利用流体运动必然产生推力该一重要特性研究发明流体推力传感器，在多个领域和 行业具有重要意义和实际应用价值。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是针对目前存在的上述现有技术缺陷而提供一种能够置于流体 中的流体推力传感器，通过推力感应装置直接触流体的方式，实现直接且连续地检测流体 运动产生的推力大小并输出电信号，W解决在直接、及时和准确检测流体推力方面存在的 难题，达到能够集成到控制系统中实现与流体推力相关的自动控制，W及能够集成到便携 式测量仪器及设备中实现对流体推力的快速检测或测量的目的。
[0004] 流体推力传感器的原理：
[0005] 根据流体作用在具有一定形状的物体的正反两面必然会产压力差的原理，流体推 力传感器设计了由一块推力感应板和一根推力传递杆组成的推力感应装置，用于感受所处 环境中流体运动作用在推力感应板正反两面的压力差，并通过推力传递杆将该个压力差传 递给推力检测信号处理器转换成电信号后处理输出。
[0006] 本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。
[0007] 一种流体推力传感器，本发明特征是，由推力感应装置、设置在推力感应装置上部 的推力检测信号处理器、设在推力检测信号处理器顶部的壳体、罩在推力感应装置及推力 检测信号处理器下部的防护网架四大部件构成；其结构为：
[000引推力感应装置由横向设置的推力感应板、垂直连接在推力感应板上并与推力检测 信号处理器相连接的推力传递杆组成；其中，推力感应板的两个工作面的面积均分别大于 推力传递杆的径向面积；
[0009] 推力感应装置带有环形波纹柔性边的流体推力传感器，具有在差压环境中进行流 体推力检测的特性；其中，推力感应装置没有环形波纹柔性边的流体推力传感器，具有在等 压强环境内进行流体推力检测的特性；其中，推力感应板的两个工作面的面积均分别大于 推力传递杆的径向面积；
[0010] 推力检测信号处理器由设在下部的推力检测体、中部的信号放大电路、上部的ADC 模数转换器等电器组件组成；
[0011] 壳体由容器形封装外壳和安装连接部件组成；
[0012] 防护网架由上部的盆形防护骨架、底部的防护网罩组成；
[0013] 本发明在位于推力感应板的外缘设置有环形波纹柔性边，采用压紧环压紧。
[0014] 本发明推力感应装置带有环形波纹柔性边的流体推力传感器，具有在差压环境中 进行流体推力检测的特性；其中，推力感应装置没有环形波纹柔性边的流体推力传感器，具 有在等压强环境内进行流体推力检测的特性。
[0015] 本发明推力传递杆，设为一段圆柱形的金属杆或者陶瓷杆，一端垂直地与推力感 应板工作面的几何中屯、点刚性连接，另一端伸入容器形封装外壳内部垂直地与推力检测体 的工作面的受力敏感点刚性连接。
[0016] 小型的或者微型的流体推力传感器可W没有连接杆，而采用推力感应板和推力检 测体整体注模成型或者焊接成型等适宜的连接方式予W取代。
[0017] 环形波纹柔性边，必要时可对盆形防护骨架与推力感应板的结合部采用精密加工 偶件的方式制造和装配，该种方法将取代环形波纹柔性边，W适用于高压差环境的流体推 力检测的需要。
[001引推力检测体；其外形可W根据实际应用情况选择如柱形、箱型、悬臂梁形、剪切梁 形等多样化设计；
[0019] 本发明信号放大电路，为共模抑制比高的差动放大电路，采用相应的集成运算放 大器元件，装配在容器形封装外壳内部；信号放大电路将推力检测体输出的推力电信号放 大为0~lOv的电压信号或者4~20mA的电流信号，W提供给流体控制系统模拟量模块实 现自动控制或监控应用。
[0020] 盆形防护骨架和防护网罩，均具有足够的网孔面积与强度，W不会妨碍正常的检 测功能和防护功能为基本要求；必要时也可W用盆形防护骨架作为安装固定流体推力传感 器的装置。
[0021] 本发明流体推力传感器有W下优点：
[0022] 1、推力感应板的工作面与流体全面接触直接检测流体推力，没有中间受力环节也 不需要通过其他间接手段进行检测。
[0023] 2、流体推力传感器可W在S维空间内W任意角和方位进行安装应用（见图4)，在 被测流体环境内，除了被检测流体运动产生的推力Fa外，推力检测体还会感受到流体浮力 讯和推力感应装置（推力感应板和推力传递杆）自身的重力化等两个作用力，该两个作用 力均可W在流体推力传感器的应用调零时予W排除，因此流体推力传感器可不受安装方向 的限制。
[0024] 3、带环形波纹柔性边的流体推力传感器具有与现有压力传感器类似的在差压环 境情况下检测压力的功能，但由于不存在与现有压力传感器类似的压力传递管口，当被检 测的流体环境E1中的流体从正侧方向高速掠过推力感应板板面时，推力感应板表面因无 孔洞而不存在产生真空负压的问题，因此，应用带环形波纹柔性边的流体推力传感器在差 压环境条件下检测流体推力的性能是现有压力传感器不可比拟的（见图6)。
[0025] 4、流体推力传感器结构简单、可靠，技术成熟，制作难度小，可设计制造多种量程 规格和外形规格W适合不同的应用。
[0026] 5、所有部分均封装为一个整体，防护等级高，可直接整体置于流体存在的空间内， 只需连接传感器引出导线即可实现检测，安装简便，占用空间小。
[0027] 6、可满足多领域多行业的流体推力检测需求，具有广阔的市场空间。
【附图说明】
[002引图la是本发明流体推力传感器的结构示意图。
[0029] 图化亦是本发明流体推力传感器的结构示意图
[0030] 图2a是半球面形推力感应板流体推力传感器剖面图。
[0031] 图化是半球面形推力感应板流体推力传感器剖面图。
[0032] 图3是推力检测信号处理器电原理图。
[0033] 图4是等压强环境中各安装工位作用力分析图。
[0034] 图5是差压环境中作用力分析图。
[0035] 图6在风洞实验中直接检测风作用在被测物体表面上的力的方法示意图。
[0036] 附图序号说明；1是推力感应装置，2是推力检测信号处理器，3是壳体，4是防护网 架。
[0037] 其中推力感应装置1分为；la是推力感应板，lb是推力传递杆，Ic是环形波纹柔 性边。
[003引其中推力检测信号处理器2分为；2a是推力检测体，化是信号放大电路，2c是ADC模数转换器。
[0039] 其中壳体3分为；3