[实用新型]棉条检测硅微传感器

说明书

本实用新型涉及一种高精度、高灵敏度硅微力传感器，主要应用领域为纺织机械中的并条机、梳棉机等前纺设备的棉条在线检测及纺织质量控制检测。

目前，对于纺织机械中的并条机、梳棉机等前纺设备的棉条在线检测及纺织质量控制检测设备，一般均采用国外的有关产品，其结构主要为金属应变片测力装置。国内在此领域的研究及产品未见报道，尚无任何替代产品。

国外棉条检测传感器的敏感元件采用桥式金属应变片结构，因金属应变效应存在着测量灵敏度低、精度不高的缺点。这样，虽然经过高精密运放能够达到所需要的信号值，但对棉条纺织过程中的一些变化参数就不能够检测出来，从而达不到对棉条精密检测之目的。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的一些缺点，提出一种适用于并条机、梳棉机前纺设备的棉条检测用硅微传感器，具有灵敏度高、精度高、动态特性好、可靠性高、体积小、重量轻的特点。

图1为本实用新型的工作原理图。

图2为本实用新型传感器结构图。

图3为本实用新型测量单元工作原理图。

图4为本实用新型检测弹簧片2结构图。

图5为本实用新型信号检测器9电路图。

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细说明。

参照图1，本实用新型包括一传感器8，传感器8的信号输入端与信号检测器9相连接，传感器8上配置有进气管6，进气管6可与压缩空气相通。纺织棉条10作用于传感器8，经信号检测器9得到所需要的棉条信息，同时压缩空气对传感器8主要起清洁和降温的作用。

参照图2和图3，本实用新型的传感器8主要包括盖板1，检测弹簧片2固定于盖板1与底座5之间，硅应变固态压阻传感器3集成在检测弹簧片2上，接触块4与检测弹簧片2固接在一起，并伸出盖板1与被测纺织棉条10接触，进气管6工作时通入压缩空气以清洁传感器，接线柱7引出信号线与信号检测器9相连。棉条在纺织过程中，盖板1保证被测棉条与接触块3接触并对其产生压力，该压力使弹簧片2产生挠度变形，并使硅微应变固态压阻传感器3测量点处发生应变，应变值与棉条的线密度成正比。通过敏感元件硅微应变传感器3即可测出此时应变并转换成与之相对应的电信号，经过放大处理后提供给系统使用。以达到在线检测之目的。底座5起固定限位作用。导条器11用于调整不同类型的纺织棉条。

参照图4，设计的检测弹簧片2采用整体式结构，弹簧片的支承采用弹性挠性方式。这使测力装置12与固定装置13结合为一体，大大简化了传感器8的整体结构。材料为机械特性较好的不锈钢17-4PH(0C_r17N_i4C_u4N_b)。经淬火(1040℃)、时效(490℃)等热处理得到机械性能指标，再由线切割和微细电火花等精密加工得到结构尺寸参数。

参照图5，本实用新型信号检测器9包括一高精密集成运算放大器AMP01和精密稳压器件AD581。精密集成运算放大器AMP01的增益方程为： G = 20 R S R G ]]>，放大倍数连续可调，同时其外围电路极少，有利于二次集成，使信号检测器9的体积和重量都大大减少，其输入端分别与测量元件硅应变固态压阻传感器3的输出端相连接。AD581作为稳压器件，提供的+10V电源电压与测量元件硅应变固态压阻传感器3的电源输入端相连。

本实用新型的主要特点是：

①因本实用新型采用硅应变固态压阻传感器3作为敏感元件，故有检

测精度高的特点；且不受车间大气影响。

②因本实用新型具有很好的频响特性，故对于生产速度不敏感。

③灵活性强，通过变换导条器适应并条机、梳棉机的几乎全部的纤维

品种。

本实用新型的主要技术指标：

①供电

采用正负电压供电，±11V～±18VDC，最大耗电20毫安。

②输出信号

范围：0～-10VDC，理想段为-2～-6VDC。

输入阻抗：不小于1KΩ。

长期稳定性：±1％。

灵敏度：10mV/g。

分辨率：0.5g。

③使用环境