[发明专利]一种扇形差动电容式垫片型压力传感器

权利要求书

1.一种扇形差动电容式垫片型压力传感器，用于对螺栓紧固件的预紧力状态进行监测，其特征在于，包括由上至下依次设置的上壳(1)、支撑结构(2)和下壳(3)，以及与支撑结构(2)连接的两组对称设置的扇形差动电容器，所述支撑结构(2)的中央位置设有用以安装所需监测螺栓紧固件的螺栓通孔，所述螺栓通孔的尺寸与待测螺栓尺寸相匹配，所述扇形差动电容器连接用以与外接交流测量电路相连的信号接头(8)，外接交流测量电路接入电容测量模块，所述下壳(3)内嵌套有环形绝缘体(7)，所述环形绝缘体(7)连接所述扇形差动电容器。

2.根据权利要求1所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，所述扇形差动电容器包括由上至下依次设置的扇形PCB板一(4)、扇形PCB板二(5)和扇形PCB板三(6)，所述扇形PCB板一(4)和所述扇形PCB板三(6)安装在环形绝缘体(7)上，所述扇形PCB板二(5)安装在支撑结构(2)上并通过引线接地，所述扇形PCB板一(4)、所述扇形PCB板二(5)和所述扇形PCB板三(6)分别为差动电容器的三个扇形电极。

3.根据权利要求2所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，所述扇形PCB板一(4)、所述扇形PCB板二(5)和所述扇形PCB板三(6)的弧度均为60°，且各扇形PCB板的结构与材料相同，各扇形PCB板从内到位依次设有扇形内绝缘板(11)、扇形导电电极(12)和扇形外绝缘板(13)，所述扇形导电电极(12)上设有信号接头(8)。

4.根据权利要求3所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，所述扇形PCB板一(4)和所述扇形PCB板三(6)的尺寸相同，所述扇形PCB板二(5)的尺寸小于所述扇形PCB板一(4)和所述扇形PCB板三(6)的尺寸，所述扇形PCB板二(5)的扇形导电电极(12)的区域尺寸与所述扇形PCB板一(4)和所述扇形PCB板三(6)的扇形导电电极(12)的区域尺寸相同。

5.根据权利要求2所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，所述支撑结构(2)上设有用以连接所述扇形PCB板二(5)的环形槽。

6.根据权利要求5所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，所述环形绝缘体(7)上设有两道分别用以连接所述扇形PCB板一(4)和所述扇形PCB板三(6)的环形槽，所述环形绝缘体(7)套入所述下壳(3)后，所述环形绝缘体(7)的两道环形槽分别位于所述支撑结构(2)的环形槽的上、下两端，且所述环形绝缘体(7)的两道环形槽与所述支撑结构(2)的环形槽的间距相同。

7.根据权利要求1所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，所述支撑结构(2)的顶部和底部分别设有用以连接上壳(1)、下壳(3)的凸台，各凸台上设有螺纹孔(14)，顶部和底部的凸台分别通过上螺钉(9)、下螺钉(10)与上壳(1)、下壳(3)固定连接。

8.根据权利要求4所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，所述支撑结构(2)与所述环形绝缘体(7)安装相应的扇形PCB板后，旋转支撑结构(2)，使扇形PCB板二(5)与扇形PCB板一(4)、扇形PCB板三(6)错开位置，将支撑结构(2)、下壳(3)与环形绝缘体(7)配合好后再旋转支撑结构(2)，使扇形PCB板二(5)刚好位于扇形PCB板一(4)和扇形PCB板三(6)中间且各扇形PCB板的扇形导电电极(12)的区域平行对正。

9.根据权利要求8所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，所述扇形PCB板一(4)、所述扇形PCB板二(5)和所述扇形PCB板三(6)之间的距离根据螺栓预紧力大小设置。

10.根据权利要求9所述的扇形差动电容式垫片型压力传感器，其特征在于，利用该压力传感器对螺栓紧固件的预紧力状态进行监测的具体内容为：

在安装螺母进行紧固前，将扇形差动电容式垫片型压力传感器套在螺栓紧固件中，随后继续安装螺母进行紧固，通过信号接头(8)与外接交流测量电路相连，通过接入电容测量模块测取电容值，得到两组电容的平均值，并根据线性关系获取扇形差动电容式垫片型压力传感器所在螺栓紧固件的预紧力状态，实现实时监测。