[发明专利]一种测量物理量－力的大小的钢弦式力传感器

说明书

本发明是一种测量物量量-力的大小的钢弦式力传感器，属于力传感器的一种。

目前测量力的大小均采用直接测量法，如称重仪是直接将力作用于传感器。传感器有压磁式和电阻应变式。当测量很大的力时，如几十吨的力，将使传感器产生很大的应力，易发生变形破坏，精度变化、稳定性差，使用寿命短。大吨位力传感器一直是解决的难题。

与本发明最相近的技术方案，是由申请人1988年4月6日申请的专利号为ZL882210950．2的活塞传压弦式液压传感器。它主要是用于测量液体的压力，它的结构是由盒体(1)、工作膜(2)、进液盖(3)、底盖(12)、进液盖(3)中安设的传压活塞(4)、工作膜(2)下面的钢弦柱(6)、钢弦柱(6)上钢弦(7)以及磁感元件(9)、(10)所组成的。它的作用只能用于测量液体的压力而不能测量力。当然如果活塞露出外壳也可以直接测量力，但量程小、稳定性差、误差大无实用价值。在测量液体压力时发现，由于它的工作膜(2)与盒体(1)直接连成一个整体，所以当盒体机械变形或使用现场底部不平时造成受力不均，钢弦(7)的振动频率发生较大变化，造成测量误差较大。

本发明的目的，是借用钢弦压力传感器的信号采集原理，发明一种能用来间接测量力的、量程大的、长期稳定性好、测量精度高的钢弦式力传感器。

本发明的技术方案是：在盒体上有压盖和底盖，盒体内上部是一个变径的空腔，上部空腔有传压的大活塞，下部有传压的小活塞，且两活塞间充满粘稠液体；大活塞的顶部为凹球面，下部空腔盒体的横隔厚凸台上螺纹旋松连接着工作膜，并固定上钢弦柱，钢弦柱上固定钢弦，工作膜上固定上磁感应元件。测量力的大小时，大活塞上放钢球或球面盖，力通过钢球或球面盖作用于大活塞的中心，通过粘稠液体传给小活塞，小活塞加压在工作膜上，工作膜的受压变形使钢弦根据力的大小产生不同频率的振动、磁感元件将振动频率转换为电信号，通过电线传输给测试仪表显示出频率，根据频率换算出力值，或经二次仪表转换直接显示出力的大小值。

本发明的积极效果是：1、由于活塞设有凹球面，力通过钢球作用在中心线上，避免了力的偏心造成的测量误差；2、由于采用大小活塞，受压面积不一样，根据传压比可以设计成不同量程的大吨位传感器用于间接测量很大的力；3、由于两活塞间用粘稠液体传压解决了大吨位下液漏问题传压可靠，保证了长期稳定性和使用寿命；4、由于工作膜通过螺纹松松地的旋在盒体内凸台上，所以盒体受力发生机械变形或使用现场底座不平时，对钢弦频率无影响，保证下了测量精度。

下面结合附图说明本发明的一个实施例。图1是本发明实施例的内部结构剖视图：(1)盒体；(2)海棉；(3)压盖；(4)大活塞；(5)堵；(6)、(7)、(9)、(20)O型密封圈，(8)小活塞，(10)工作膜，(11)出线咀，(12)电缆插头，(13)钢弦柱，(14)接线板，(15)磁头板，(16)激发线圈，(17)感应线圈，(18)钢弦，(19)后盖，(21)粘稠液体-黄油。

图中看出本发明主要由盒体(1)和装在盒体上部的大活塞(4)、装在中部的小活塞(8)和装在下部的工作膜(10)等组成。大活塞(4)上装有O型密封圈(6)，大活塞的上部为凹球面，可设置钢球将作用力集中在大活塞的中心。凹球面中心有带螺纹的孔，设置O型密封圈(7)和堵(5)，用于排除空气后密封。大活塞(4)，小活塞(8)之间充满粘稠液体黄油，海棉(2)由压盖(3)压紧，以防止粉末状脏物侵入大活塞(4)与盒体(1)之间的间隙。小活塞(8)上装有O型密封圈(9)，工作膜(10)通过螺纹装到盒体(1)下部的凸台上。工作膜(10)上装有钢弦柱(13)、接线板(14)和磁头板(15)。激发线圈(16)、感应线圈(17)装在磁头板(15)上，且与接线板(14)相连接。钢弦(18)安装在两钢弦柱(13)之间。后盖(19)和O型密封圈(20)装在盒体的底部，出线咀(11)装在盒体(1)的侧面，电缆通过带有密封圈的出线咀(11)进入盒体(1)内，电缆中的导线与接线板(14)相连接，电缆的另一头装有电缆插头(12)。

上述实施例由于大活塞的上面直接与被测力接触，通过液体黄油传给小活塞后有一定的传压比，所以可测很大的力。