[实用新型]集成应变片式两自由度微载荷检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机电类，特别涉及一种集成应变片式两自由度微载荷检测装置。本发明可实现两自由度微载荷的检测，在力学性能测试、摩擦学等领域具有良好的应用前景。

背景技术

近年来，随着纳米力学测试技术、超精密加工及检测技术的发展，对多自由度微载荷检测提出了要求。传统的微载荷检测装置虽然具有高的测试分辨率，但是一般只能测试单方向载荷，并且价格也比较昂贵。对于多方向载荷的测量一般采取单独测量，然后做算法整合，这样难以保证测试的同步性，并且在整合过程中也会产生较大的误差。另外在微纳米力学测试技术中，特别是在划痕测试中，轴向力和横向力的同步检测也一直是一个科学难题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种集成应变片式两自由度微载荷检测装置，解决了传统的微载荷检测装置只能测试单方向载荷，并且价格也比较昂贵；多方向载荷的测量一般采取单独测量，然后做算法整合，这样难以保证测试的同步性，并且在整合过程中也会产生较大的误差等问题。本实用新型提出一种集成应变片式两自由度微载荷检测装置，该装置可以同时对轴向力和横向力进行检测，结构新颖、紧凑，可以达到毫牛级以上测试分辨率，并且成本低廉，可以广泛运用在划痕测试等有关摩擦学测试的领域中。在超精密加工及装备、力学性能测试、航空航天、微载荷检测、精密测试、摩擦学等领域具有良好的应用前景。

本实用新的上述目的通过以下技术方案实现：

集成应变片式两自由度微载荷检测装置，其结构包括柔性机构1、应变片2～9、左右薄板10、中间薄板11及连接孔12，其中，柔性机构1为装置的基体，其上设有连接孔12与其他装置进行连接，该柔性机构1设有左右薄板10及中间薄板11；应变片2、3、8、9分别粘接在柔性机构1的左右薄板10的两侧，并通过导线依序串接构成电桥；应变片4、5、6、7分别粘接于柔性机构1的中间薄板11的上下两侧，并通过导线依序串接构成电桥。使用时，柔性机构1通过其上的连接孔12连接在其他装置上。当载荷作用于柔性机构1时，柔性机构1产生弹性变形，粘接在柔性机构1上的应变片2～9产生相应应变，依据应变片的压阻特性，应变片2～9将产生电阻变化，再经电桥将阻值变化转换成电压，应用A/D卡等装置对信号的处理，得到可以采集的电信号。通过采集的电信号，可以实现微载荷的检测。

所述的应变片2、3、8、9构成的应变片组与应变片4～7构成的应变片组在载荷测试时分别具有独立性。当柔性机构1承受轴向载荷时，检测应变片2、3、8、9的应变。柔性机构1承受横向载荷时，检测应变片4～7的应变。应变片2～9在载荷作用下产生应变，应变引起其电阻变化，再经电桥将阻值变化转换成电压，电阻的变化量与其受到外界载荷作用力的大小密切相关，利用这一关系可通过测试其产生的电阻的变化量来实现对两自由度载荷力信号的检测。柔性机构1具有以下结构特点：可以在轴向和横向微加载情况下产生弹性变形，进而引起与其粘附的应变片2～9产生变形；该柔性机构1可以同时实现对轴向和横向两自由度毫牛级载荷检测。

本实用新型的有益效果在于：可同时检测两自由度的载荷，由于应变片的压阻特性，可检测毫牛级微小载荷；从而测出两自由度的微载荷。同时通过不同类型的应变片，不同结构尺寸的柔性机构检测不同量级测试分辨率。具有毫牛级测试分辨率、高灵敏度、造价低廉等特点，可以广泛运用在划痕测试等有关摩擦学测试的领域中。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的柔性机构的结构示意图；

图3为本实用新型的电桥电路结构示意图；

图4、图5为本实用新型的加载情况下工件变形实施例示意图。

具体实施方式

实施例