[发明专利]单分量应变放大结构

说明书

技术领域

本发明属于传感器领域，特别涉及一种单分量应变放大结构。

背景技术

单分量应变式应变放大结构广泛运用于传感器领域中，常见于六分量杆式天平与盒式天平结构中。在传感器领域，常常面对测量各个方向的力与力矩，而一般的力与力矩的得出都有应变片测得的应变数据来反映，主要一般通过弹性梁的拉压，弯曲，扭转三种方式获得所需的应力数据。[贺德馨.风洞天平,北京,国防工业出版社,2001:84-90.]。而面对复杂的受力情况，需要对各个方向所受力与力矩进行分解分别测量。以盒式天平为例，三个方向应力与三个方向的力矩通过结构的机械分解以后，分别通过不同部分的弹性梁的弯曲变形来反映力与力矩的大小。而此时的每个弹性梁都相当于是一个应变放大结构，盒式天平的整体结构需要满足强度要求，满足强度要求的同时又要必须满足灵敏度的要求，此时就显示了应变放大结构的重要性。专利CN105004454A中介绍到的重载单分量传感器，其中的结构也是利用的应变放大的原理，支柱承受主要载荷，要求刚度大，形变不明显，当受载荷作用时，刚性框架承受大部分载荷，而两刚性梁承受小部分载荷，这小部分载荷使得弹性梁产生相对较大的形变，相当于弹性梁的变形对支撑柱的形变进行放大，形成一个应变放大结构。但是这样的整体结构就限制了其使用范围单一，不可以灵活应用。该专利针对这个问题设计了这样一种单分量应变放大结构，结构简单易用，加贴应变片后，可以沿所需测量的应变方向将该结构固定在各种需要测量微小应变的物体表面，使用更加灵活方便。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种和高灵敏度和高精度的单分量应变放大结构。这种结构不但继承了运用在六分量天平中的单分量应变放大结构的固有优点，而且结构简单，灵活易用，使用形式更加多样化，可以应用在各种需要测量较小应变的物体表面。

为实现上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种单分量应变放大结构，包括刚性框架、刚性梁、弹性梁；所述刚性框架包括第一端框架、第二端框架、第一侧框架、第二侧框架；该第一端框架、第二端框架、第一侧框架、第二侧框架围成框型结构；所述刚性梁自第一端框架向第二端框架方向延伸，且刚性梁的两侧与第一侧框架、第二侧框架之间均留有间隙，所述弹性梁固定在刚性梁顶端及第二端框架之间；所述刚性梁厚度与刚性框架厚度相同，所述弹性梁的宽度小于刚性梁的宽度，弹性梁的厚度小于刚性梁的厚度。

为实现上述目的，本发明还可采用如下技术方案：

一种单分量应变放大结构，包括刚性框架、刚性梁、弹性梁；所述刚性框架包括第一端框架、第二端框架、第一侧框架、第二侧框架；所述刚性梁自第一端框架向第二端框架方向延伸；该第一端框架、第二端框架、第一侧框架、第二侧框架、刚性梁围成中空空间，且该中空空间为“门”字形；所述弹性梁固定在刚性梁顶端及第二端框架之间；所述弹性梁的宽度小于刚性梁的宽度，弹性梁的厚度小于刚性梁的厚度。

本发明具有如下优点：

1、结构简单

传感器刚性框架，刚性杆，和弹性梁刚接成整体，结构简单、紧凑，易于贴片，且对称性较好，方便加工，降低了成本。无需复杂电路，易于使用。

2、灵敏度高

所测量物体形变不明显，当受载荷作用时，通过使用载荷放大结构，使得弹性梁产生相对较大的形变，相当于弹性梁的变形对物体形变进行放大，在弹性梁上贴装应变片，通过弹性梁的应变反映物体的变形，提高了灵敏度。

3、精度高

当所测物体的应变很小时，应变无法达到应变片测量量程的最优区间，精度相对就会比较差，而该结构可以对物体表面应变进行放大反映，使弹性梁上的应变达到最优的测量量程，提高精度。

4、应用面广

该应变放大结构结构小巧，可以应用于各种不同的物体表面，不拘泥于物体的形状，可以有效对微小应变进行应变放大。

附图说明

图1为本发明单分量应变放大结构的立体图；

图2为本发明单分量应变放大结构的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明：