特种高温测力传感器标定装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种传感器测量装置，尤其涉及一种特种高温测力传感器标定装置。
【背景技术】
[0002] 高温传感器在科研和工业领域应用广泛，如核电、航空航天、汽车、冶金、石油等领 域都需要大量的可在高温下进行测试的传感器。高温传感器的研制涉及较多的专业技术 领域，实施难度大，国内的技术发展水平整体较低，其中高温环境下的标定装置也是高温传 感器研制过程中需要解决的技术难点之一。由于随着温度的升高，材料的弹性模量，热胀系 数，热导率等参数都会发生变化，使得高温环境下的准确标定不容易实现；并且高温环境下 必须考虑标定装置各个部件耐高温能力，使得设计难度与成本剧增。鉴于高温环境下的标 定装置面临的种种技术难题，通常高温测力传感器采用蠕变试验机这种非专业设备标定， 或者直接采用常温标定设备进行标定。
[0003] 蠕变试验机是用于做材料蠕变试验的设备，通常对处于高温下的棒料进行拉升试 验，并考核拉升一定时间后试验的伸长线应变，而测力传感器主要是压缩受力。并且蠕变试 验机并非专门的标定设备，其的载荷数值范围、载荷分辨率及载荷准确度不能达到传感器 标定的标准。同时，蠕变试验机体积庞大笨重，使用十分不方便。
[0004] 若采用常温下的标定装置进行高温测力传感器的标定，由于并未考虑温升带来的 弹性体弹性模量、线膨胀系数、应变片灵敏度变化、应变片粘接胶粘接力变化等的影响，完 全不能反映高温测力传感器在高温环境下的受力情况。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种特种高温测力传感器标定装 置。
[0006] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
[0007] 一种特种高温测力传感器标定装置，包括力发生段、力测量段和高温加载段，所述 力发生段、所述力测量段和所述高温加载段依次串联设置；
[0008] 所述力发生段包括推力螺栓、碟簧筒、碟簧压块、碟簧和碟簧推杆，所述推力螺栓 的前端穿过设置在所述碟簧筒后端的螺纹孔顶压在设置在所述碟簧筒内的所述碟簧压块 上，所述碟簧设置在所述碟簧压块与所述碟簧推杆之间；
[0009] 所述力测量段包括测量段外筒、标定传感器和推力杆，所述标定传感器和所述推 力杆的后半段均设置在所述测量段外筒内，所述标定传感器的第一端与所述碟簧推杆的第 二端连接，所述标定传感器的第二端要所述推力杆的第一端连接；
[0010] 所述高温加载段包括高温加载段外筒，所述推力杆的前半段设置在所述高温加载 段外筒内，所述推力杆的第二端设置有高温传感器，所述高温传感器设置在位于高温烘箱 内部的传感器室内。
[0011] 具体地，所述传感器室的侧壁上设置有通孔，所述高温加载段的前端设置有外螺 纹，所述通孔内设置有与所述外螺纹适配的内螺纹，所述外螺纹的有效深度大于所述内螺 纹的有效深度，所述高温加载段穿过所述高温烘箱的侧壁孔与所述通孔连接。
[0012] 具体地，所述碟簧筒与所述测量段外筒之间通过第一紧固组件连接，所述测量段 外筒与所述高温加载段外筒之间通过第二紧固组件连接，所述第一紧固组件和所述第二紧 固组件均包括法兰盘和四个紧固螺栓。
[0013] 具体地，所述碟簧推杆为阶梯轴，其后部设置有凸棱，所述碟簧设置在所述碟簧 压块与所述凸棱之间，所述碟簧压块与所述碟簧推杆之间设置有间隙，所述碟簧筒和所述 测量段外筒之间设置有限制所述碟簧推杆径向平移自由度的推杆限位环，所述凸棱与所述 推拉限位环之间设置有复位弹簧。
[0014] 优选地，所述复位弹簧为钢丝C级碳素圆柱压缩弹簧，其支撑圈为1，所述碟簧为 复合组合碟簧，所述碟簧包括10对对合的叠合碟簧，所述叠合碟簧包括两个叠合的碟簧 片。
[0015] 具体地，所述测量段外筒的顶部设置有长槽，所述高温传感器的引线和所述标定 传感器的引线均从所述长槽引出，所述第二紧固组件上设有用于引出所述高温传感器的引 线的通孔，所述所述高温传感器的引线和所述标定传感器的引线设置在所述高温加载段外 筒和所述测量段外筒与所述推力杆之间的空隙中，且不与其接触。
[0016] 具体地，所述测量段外筒的底部设置有两道短槽，所述推力杆的前半段内设置有 中空腔，所述中空腔上设置有两个位置与所述短槽对应的螺纹孔，两个水管接头穿过所述 短槽与所述中空腔上的螺纹孔固定连接，所述水管接头与所述螺纹孔之间设置有橡胶密封 圈。
[0017] 进一步，所述碟簧筒的后端设置有多个沿其直径方向的操作杆，多个所述操作杆 沿所述碟簧筒的中轴线均匀分布。
[0018] 优选地。所述标定传感器与所述碟簧推杆和所述推力杆之间均通过螺纹固定连 接。
[0019] 本发明的有益效果在于：
[0020] 本发明特种高温测力传感器标定装置将高温传感器伸入高温烘箱内，通过标定装 置烘箱外的部分给高温传感器施加比较准确的压力，根据标定传感器对此压力的示值对传 感器进行标定，传感器所处环境温度可以通过烘箱进行调整，本标定装置体积小、重量轻、 成本低，且便于携带。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明所述特种高温测力传感器标定装置的外部结构示意图；
[0022] 图2是本发明所述特种高温测力传感器标定装置的内部结构示意图，图中将碟簧 筒、测力段外筒和高温加载段外筒进行半剖处理；
[0023] 图3是本发明所述特种高温测力传感器标定装置的内部结构示意图，图中对其进 行1/4剖切；
[0024] 图4是本发明所述力发生段的结构示意图；
[0025] 图5是本发明所述力测量段的结构示意图；
[0026] 图6是本发明所述高温加载段的结构示意图。
[0027] 图中，1-传感器室、2-高温传感器、3-推力杆、4-高温加载段外筒、5-高温传感 器引线、6-第二紧固组件、7-测量段外筒、8-橡胶密封圈、9-水管接头、10-标定传感器、 11-标定传感器引线、12-第一紧固组件、13-推杆限位环、14-复位弹簧、15-碟簧推杆、 16-碟簧、17-碟簧压块、18-操作杆、19-碟簧筒、20-推力螺栓。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明作进一步说明：
[0029] 如图1所示，本发明特种高温测力传感器标定装置，包括力发生段100、力测量段 200和高温加载段300,力发生段100、力测量段200和高温加载段300依次串联设置。
[0030] 根据图2、与图3可知，力的传递链为推力螺栓20 -碟簧压块17 -碟簧16 -碟簧 推杆15 -标定传感器10 -推力杆3 -高温传感器2 -传感器室1 -高温加载段外筒4,由 于碟簧筒19、测量段外筒7、高温加载段外筒4、传感器室1固定为一体，为一个构件，而推 力螺栓20靠与碟簧筒19之间的螺纹连接作为支撑，因此整个力传递链是内力作用，因此当 以最大载荷工作时，碟簧推杆15、标定传感器10、推力杆3以及高温传感器2受最大轴向压 缩载荷，而碟簧筒19、测量段外筒7、高温加载段外筒4及传感器室1受最大轴向拉伸载荷。
[0031] 如图2、图3和图4所示，力发生段100包括推力螺栓20、碟簧筒19、碟簧压块17、 碟簧16和碟簧推杆15,推力螺栓20的前端穿过设置在碟簧筒19后端的螺纹孔顶压在设置 在碟簧筒19内的碟簧压块17上，碟簧16设置在碟簧压块17与碟簧推杆15之间，碟簧推 杆15为阶梯轴，其后部设置有凸棱，碟簧16设置在碟簧压块17与凸棱之间，碟簧压块17 与碟簧推杆15之间设置有间隙，碟簧筒19和测量段外筒7之间设置有限制碟簧推杆15径 向平移自由度的推杆限位环13,凸棱与推拉限位环之间设置有复位弹簧14。
[0032] 操作人员一只手用扳手扭转推力螺栓20,另一只手紧握操作杆18,防止标定装置 转动，推力螺栓20螺旋传动对碟簧压块17产生较大的推力，碟簧压块17将推力传递给组 合碟簧16,组合碟簧16发生弹性变形，并对碟簧推杆15施加推力，该推力大小由组合碟簧 16刚度及变形量决定。复位弹簧14用于卸载时使装置复位，推杆限位环13用于限制碟簧 推杆15沿标定装置径向的平移自由度，提升整个力传递链的稳定性。
[0033] 扳手的驱动转矩可以按式（1)计算。
[0035] 式中：
[0036] Mq 板手驱动转矩，N · mm ;
[0037] d2--螺纹中径，mm ;
[0038] F--螺旋传动的轴向载荷，N ;
[0039] λ一一螺旋线升角，（° );
[0040] ρ ' 一一当量摩擦角，（° );
[0041] fs一一轴向支撑面间摩擦因数；
[0042] D。及d。--支撑环面的外径及内径。
[0043] 螺旋线升角λ可按式（2)计算。 ⑵
[0045] 式中：
[0046] P--螺纹螺距，mm〇
[0047] 当量摩擦角P '可按式（3)计算。
[0049] 式中：
[0050] f--螺纹接触面间的动摩擦因数；
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