[发明专利]一种具有局部硬度差异的高敏感性力传感器

说明书

本发明公开了一种具有局部硬度差异的高敏感性力传感器，包括外壳，外壳内设有内腔，内腔内安装有安装组件，安装组件内设有应变片和芯片，内腔内滑动连接有圆盘，圆盘上设有防倾缓冲腔，防倾缓冲腔内设有限位件，限位件上连接有承载机构；承载机构包括连接件，连接件位于防倾缓冲腔内的一端开凿有活动腔，连接件位于活动腔内的侧壁上连接有次级线圈，限位件内设有与次级线圈相匹配的初级线圈。本发明通过圆盘内防倾纠正机构的设置，圆盘上的被测物放置倾斜时，防倾纠正机构开始工作，避免圆盘出现倾斜的问题，从而可以避免圆盘上连接的弹性构件与应变片发生角度变化，避免弹性构件倾斜挤压应变片的情况出现，从而可以进行更好的测量。

技术领域

本发明属于力传感器技术领域，具体涉及一种具有局部硬度差异的高敏感性力传感器。

背景技术

力传感器是将力的量值转换为相关电信号的器件。力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。力传感器一般由三个部件组成：力敏元件(即弹性体，常见的材料有铝合金，合金钢和不锈钢)、转换元件(最为常见的是电阻应变片)和电路部分(一般有漆包线，pcb板等)。

按照原理和工艺的不同，力传感器分为：被测力使弹性体(如弹簧、梁、波纹管、膜片等)产生相应的位移，通过位移的测量获得力的信号；弹性构件和应变片共同构成传感器，应变片牢固粘贴在构件表面上，弹性构件受力时产生形变，使应变片电阻值变化(发生应变时，应变片几何形状和电阻率发生改变，导致电阻值变化)，通过电阻测量获得力的信号。应变片可由金属箔制成，也可由半导体材料制成；利用压电效应测力，通过压电晶体把力直接转换为置于晶体两面电极上的电位差；力引起机械谐振系统固有频率变化，通过频率测量获取力的相关信息；通过电磁力与待测力的平衡，由平衡时相关电磁参数获得力的信息。

部分力传感器在使用时，弹性构件与应变片垂直设置，当弹性构件发生位移时，会挤压应变片，使应变片发生形变，现有技术中的应变片主要为金属箔或半导体材料制成，当弹性件发生较大程度位移时，易造成应变片的损害，从而影响力传感器的使用。公开号为：CN104364625A的中国发明公开了包括具有局部硬度差异的传感器板的力传感器，该传感器包括至少一个测量电阻器布置在其中的传感器板，通过测量电阻器可以检测到传感器板的由于待测量的力引起的变形，传感器板包括通过其影响传感器板的变形性能的至少一个局部弱化区域，弱化区域导致传感器板中的力的通量分流并且使力集中在传感器板的非弱化部分处，至少一个测量电阻器优选地布置在传感器板的此非弱化变形部分处，至少一个弱化区域限定其彼此至少分段地分离的传感器板部分，传感器板部分暴露于反作用力，其能够很好的解决应变片受到较大程度形变时，发生损坏的问题。但其在测量时都是假设将被测物放置于圆盘的中心处，当被测物设于圆盘的边缘时，易造成圆盘出现半边负重倾斜的情况，从而容易造成圆盘上的弹性构件与应变片之间的角度发生变化，弹性构件与应变片的角度小于90°，进而导致弹性构件倾斜挤压应变片，易造成应变片的损坏，从而影响正常的测量结果。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有局部硬度差异的高敏感性力传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有局部硬度差异的高敏感性力传感器，以解决上述的被测物没有放置于圆盘中心时，易出现弹性构件倾斜挤压应变片，造成应变片损坏影响测量的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种具有局部硬度差异的高敏感性力传感器，包括外壳，所述外壳内设有内腔，所述内腔内安装有安装组件，所述安装组件内设有应变片和芯片，所述内腔内滑动连接有圆盘，所述圆盘上设有防倾缓冲腔，所述防倾缓冲腔内设有限位件，所述限位件上连接有承载机构；

所述承载机构包括连接件，所述连接件位于防倾缓冲腔内的一端开凿有活动腔，所述连接件位于活动腔内的侧壁上连接有次级线圈，所述限位件内设有与次级线圈相匹配的初级线圈，所述连接件内设有纠正腔，所述纠正腔内设有多个防倾纠正机构。