[发明专利]微型拉力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种拉力传感器，尤其涉及一种微型拉力传感器。

背景技术

拉力传感器因其精度高、测量范围广、寿命长、结构简单、频响特性好、能在恶劣条件下工作等优点，现已被广泛应用于建筑、工业、机器人、航空航天等领域。拉力传感器是一种将拉力物理信号转换为电信号输出的装置。按弹性体结构划分，拉力传感器有板式、梁式、剪切轮幅式和双连孔式等各种结构，而且随着新的应用环境出现，还在出现新弹性元件形状的拉力传感器。根据工作原理，拉力传感器分为电阻应变式、半导体压阻式、电容式、霍尔式、磁致伸缩效应式、光纤布拉格光栅式和石英谐振式等。其中基于电阻应变原理的拉力传感器是当前各种高精度拉力传感器中应用最广、技术最为成熟的形式。

电阻应变式拉力传感器的基本工作原理是：弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在其表面的电阻应变片随同产生变形，电阻应变片变形后阻值将发生变化，再通过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，从而完成了将外力信号变换为电信号的过程。电阻应变式拉力传感器设计过程中应变片的选择、粘贴及保护是电阻应变式拉力传感器性能的基本保障。电阻应变片在弹性体上粘贴的部位应保证与弹性体所承受的被测力严格对应，并尽量做到使弹性体贴片部位具有较高的应变水平。同样，弹性体材料的选择和弹性体结构的设计也是电阻应变式拉力传感器所涉及的关键技术之一。为保证传感器在应用过程中具有量程大、精度高、非线性误差小等优点，最为理想的力学传感器弹性体材料应该具有高弹性极限、高疲劳极限、弹性模量温度系数小、热处理后组织均匀且各向同性、热膨胀系数小、弹性滞量小、具有良好的机械加工和热处理性能等特点。

受弹性体材料和应用场合的限制，目前的拉力传感器很难同时满足大量程、小尺寸的设计要求。且传感器在设计和使用过程中，包括弹性体材料因素在内的诸多因素引起的传感器非线性误差需要复杂的补偿电路来进行补偿，增加了传感器设计和使用成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种量程大、尺寸小、精度高、环境适应性强的微型拉力传感器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的微型拉力传感器，包括测量系统和连接系统，所述测量系统包括弹性体、电阻应变片、防护胶、传感器前后保护盖板、传感器上下保护盖板，所述连接系统包括连接锁头和柔性钢丝绳。

所述电阻应变片分别以所述弹性体的四个侧面的几何中心为基准粘贴在其表面，所述电阻应变片的外表面均匀涂抹一层防护胶；

所述的弹性体为截面为正方形的长柱体，其两端面分别开有弹性体卡槽，所述传感器前后保护盖板和传感器上下保护盖板通过其两端的保护盖板卡口夹紧在所述弹性体两端对应的弹性体卡槽内；

所述传感器上下保护盖板中心各开有一孔，作为传感器导线的走线孔；

所述弹性体的两端各有一段弹性体连接螺柱，分别与两个连接锁头的锁头螺纹孔连接，所述连接锁头另一端的锁头圆孔连接并压紧所述柔性钢丝绳。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的微型拉力传感器，电阻应变片分别以弹性体的四个侧面的几何中心为基准粘贴在其表面，弹性体的两端各有一段弹性体连接螺柱，分别与两个连接锁头的锁头螺纹孔连接，连接锁头另一端的锁头圆孔连接并压紧所述柔性钢丝绳，具有尺寸小、质量轻、量程大、精度高等优点，可用于航空、航天等领域精密仪器在复杂环境下拉力信号的测量。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的微型拉力传感器俯视三维结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的微型拉力传感器仰视三维结构示意图；

图2a为本发明实施例中的弹性体三维结构示意图；

图2b为本发明实施例中的弹性体主视图；

图2c为本发明实施例中的弹性体左视图；

图3a为本发明实施例中的传感器前后保护盖板俯视三维结构示意图；

图3b为本发明实施例中的传感器前后保护盖板仰视三维结构示意图；

图4a为本发明实施例中的传感器上下保护盖板俯视三维结构示意图；

图4b为本发明实施例中的传感器上下保护盖板仰视三维结构示意图；

图5为本发明实施例中的连接锁头半剖三维结构示意图。

图中：1、弹性体，2、电阻应变片，3、防护胶，4A、传感器前后保护盖板，4B、传感器上下保护盖板，5、连接锁头，6、柔性钢丝绳，7、保护盖板卡口，8、走线孔，9、弹性体卡槽，10、弹性体连接螺柱，11、锁头圆孔，12、锁头螺纹孔。

具体实施方式