[实用新型]差动式电容荷载传感器

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及一种检测各种荷载(力)大小的差动式电容传感器。

二、背景技术

目前，在众多的用于荷载(力)检测的传感器当中，绝大部分为电阻应变式传感器，暂未有电容式传感器产品或设计问世。电阻应变式荷载传感器的弊端一是检测灵敏度不够高，一般的误差在0.5％左右；二是电阻应变片易受环境温度的影响，使测量数值不准确；三是电阻应变片的粘贴位置精度和牢固度都会造成测量误差；四是电阻应变片信号变化微弱，不利于检测。

三、发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种全新的差动式电容荷载传感器，以克服现有技术的不足。

本实用新型采用的技术方案是：它主要由定极柱、动极柱、测量元件、测量头、壳体组成，动极柱与测量头固定连接为一体，定极柱与壳体固定连接为一体，测量头与壳体为间隙配合，测量元件安装在测量头与壳体底座之间；定极柱和动极拄的电极引出线经外壳底座上的引线孔引出。

动极拄、定极柱采用陶瓷材料作基底，表面分别镀有一层银，构成电容两个电极，银层表面再镀有一层惰性金属铑；定极柱的电极外还敷有一层聚氯乙烯层。

动极柱的电极两端分别设有电容等位环。

本实用新型的积极效果是：1、与现在普遍应用的电阻应变式荷载传感器相比较，结构简单、适应性强、动态相应好、温度稳定性好，可实现非接触测量，具有极板间不接触，不磨损、寿命长等优点；2、测量元件相对独立安装，拆装方便；3、采用差动变极柱面积形式，输入与输出线性关系好，测量精度高，可达um级以下；4、动、定电容极柱采用陶瓷材料作基底，绝缘性能高；电极采用在陶瓷基底上喷镀银，然后再镀一层惰性金属铑，达到了既使电极导电性能好，又使电极相对密封，起到防尘、防潮、防腐蚀、抗氧化、抗磨损的作用，同时降低了温度系数；5、动极柱采用等位环技术可有效消除电容的边缘效应，使得传感器的输入与输出的线性关系更好，测量精度更高；6、动、定极柱之间采用聚氯乙烯材料作为电容的电介质，相对介电常数较高，传感器初始电容值高，便于信号的提取、测量、处理以及减小信号干扰并提高测量精度。

四、附图说明

附图1：本实用新型的结构示意图；

附图2：本传感器的动极柱示意图；

附图3：本传感器的定极柱示意图。

五、具体实施方式

如图1所示，本传感器由定极柱5、动极柱6、测量元件3、测量头1、壳体2构成，动极柱6、定极柱5均采用陶瓷材料作基底，形状为中空圆柱形，在动极柱6的内表面、定极柱5的外表面分别镀以厚度不超过0.1mm的银，作为电容两个电极11、13(如图2、3所示)，然后再镀一层厚度0.05mm的惰性金属铑作为电极保护层，以达到既使电极导电性能好，又使电极相对密封，起到防尘、防潮、防腐蚀、抗氧化、抗磨损的作用，同时又可降低温度系数；在定极柱5的电极13外再敷以0.5mm厚的聚氯乙烯层14，以提高介电常数，增大电容值。如图2所示，动极柱6电极两端分别设有电容等位环10，可有效消除电容的边缘效应。定极柱5采用粘接方式与壳体2连为一体，动极柱6与测量头1粘接为一体；测量元件3在实施例中采用弹簧，可做成系列产品，根据检测对象、范围不同任意选用不同弹性系数的测量元件；测量头1和壳体2采用铁镍合金做材料，可减小温度变化对测量精度的影响；测量头1根据检测对象不同也可做成不同类型；壳体2采用铁镍合金材料，稳定性好，温度系数低，对内部的电容起到良好的屏蔽作用，抗信号干扰性能好。

本实用新型的工作原理是：传感器工作时，测量头1受外力作用，并将该作用力传给测量元件3，测量元件3发生弹性变形，沿轴向被压缩，测量头1和动极柱6一起产生相应位移，则电容传感器两极柱间的覆盖面积发生变化，引起传感器的电容值随之变化，该电容值通过电极引出线4、9输出到外加电路，由电路对传感器的电容值进行检测、处理、输出，就可以得到外加荷载的大小。