[发明专利]一种扇形差动电容式垫片型压力传感器

说明书

本发明涉及一种扇形差动电容式垫片型压力传感器，包括上壳、支撑结构和下壳以及扇形差动电容器，支撑结构的中央位置设有用以安装所监测螺栓的螺栓通孔，扇形差动电容器连接信号接头，下壳内嵌套有环形绝缘体，使用时，将本发明套在高强度螺栓紧固件中，将信号接头与交流测量电路相连，当紧固件处于螺栓正常的预紧力作用下，电容量处于正常值，当传感器两端压力减小时，电容降低，若低于设定值则说明紧固件产生破坏、变形或发生了松动，可及时处理，保证工程安全，减小不必要的损失。

技术领域

本发明涉及土木建筑工程、机械装配技术领域，尤其是涉及一种扇形差动电容式垫片型压力传感器。

背景技术

目前在土木建筑以及机械安装领域，高强度螺栓被广泛使用，具体工况中所需预紧力可达十几吨至二十几吨，载荷较大，而且在这些紧固连接处的安全性要求都比较高，必须及时准确地监测预紧力。而现有的螺栓监测传感器难以应用于高强度螺栓达十几吨的预紧力状况，且不容易做到实时监控。

发明内容

本发明的目的是针对上述安装情景下，没有能够同时达到载荷要求和可监测性的传感器，而提供一种以支撑结构和差动电容为基本力电转换结构的扇形差动电容式垫片型压力传感器，该传感器可作为垫片使用，相比于普通电容结构，差动电容可以将微小的形变所产生的电信号进一步放大，并取两组扇形差动电容电信号平均值使得数据更精确，且本发明结构紧凑，可在复杂工业情境下稳定可靠使用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

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，包括由上至下依次设置的上壳、支撑结构和下壳，以及与支撑结构连接的两组对称设置的扇形差动电容器，所述支撑结构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，外接交流测量电路接入电容测量模块，所述下壳内嵌套有环形绝缘体，所述环形绝缘体连接所述扇形差动电容器。

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、扇形PCB板二和扇形PCB板三，所述扇形PCB板一和所述扇形PCB板三安装在环形绝缘体上，所述扇形PCB板二安装在支撑结构上并通过引线接地，所述扇形PCB板一、所述扇形PCB板二和所述扇形PCB板三分别为差动电容器的三个扇形电极。

所述扇形PCB板一、所述扇形PCB板二和所述扇形PCB板三的弧度均为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、扇形导电电极和扇形外绝缘板，所述扇形导电电极上设有信号接头。

所述扇形PCB板一和所述扇形PCB板三的尺寸相同，所述扇形PCB板二的尺寸小于所述扇形PCB板一和所述扇形PCB板三的尺寸，所述扇形PCB板二的扇形导电电极的区域尺寸与所述扇形PCB板一和所述扇形PCB板三的扇形导电电极的区域尺寸相同。

所述支撑结构上设有用以连接所述扇形PCB板二的环形槽。所述环形绝缘体上设有两道分别用以连接所述扇形PCB板一和所述扇形PCB板三的环形槽，所述环形绝缘体套入所述下壳后，所述环形绝缘体的两道环形槽分别位于所述支撑结构的环形槽的上、下两端，且所述环形绝缘体的两道环形槽与所述支撑结构的环形槽的间距相同。

进一步地，所述支撑结构的顶部和底部分别设有用以连接上壳、下壳的凸台，各凸台上设有螺纹孔，顶部和底部的凸台分别通过上螺钉、下螺钉与上壳、下壳固定连接。

所述支撑结构与所述环形绝缘体安装相应的扇形PCB板后，旋转支撑结构，使扇形PCB板二与扇形PCB板一、扇形PCB板三错开位置，将支撑结构、下壳与环形绝缘体配合好后再旋转支撑结构，使扇形PCB板二刚好位于扇形PCB板一和扇形PCB板三中间且各扇形PCB板的扇形导电电极的区域平行对正。

所述扇形PCB板一、所述扇形PCB板二和所述扇形PCB板三之间的距离根据螺栓预紧力大小设置。