[发明专利]一种细杆双向内力测量传感器及标定方法

权利要求书

1.一种细杆双向内力测量传感器，其特征在于：包括两个相同的对称设置的夹板（1），两个夹板（1）背对背固定在一起，两个夹板（1）之间的距离可调，两个夹板（1）之间留有缝隙；每个夹板（1）的背面设有卡槽（2）和凹槽（3），所述卡槽（2）与凹槽（3）在一条直线上，所述卡槽（2）与细杆（4）适配，所述细杆（4）卡在卡槽（2）内并从凹槽（3）中穿过而不与凹槽（3）接触；每个夹板（1）的正面设有压力测量单元（5），所述压力测量单元（5）的位置与卡槽（2）相对；每个夹板（1）上还设有拉压力测量单元，包括对准凹槽（3）位置的拉压力测量孔（6）和位于拉压力测量孔（6）上下侧的两个缺口，上下两个缺口的开口相背，上下两个缺口及拉压力测量孔（6）整体呈S型，在拉压力测量孔（6）的垂直于卡槽（2）和凹槽（3）所在直线方向的内壁处设置有拉压力测量装置（7）。

2.根据权利要求1所述的一种细杆（4）双向内力测量传感器，其特征在于：两个夹板（1）上设有安装孔（11），安装孔（11）内设有螺栓。

3.根据权利要求1所述的一种细杆（4）双向内力测量传感器，其特征在于：每个夹板（1）上的拉压力测量装置（7）有2个，分别设置于对称的两个内壁上，位于同一个夹板（1）上的拉压力测量装置（7）组成的应变电桥经放大电路放大后，由A/D转换电路转换成数字信号进而显示出拉压力测量装置（7）上的测量电压。

4.一种细杆双向内力测量传感器的标定方法，其特征在于：利用夹板（1）的卡槽（2）将细杆（4）卡住，调整螺栓松紧度，记录压力测量单元（5）的力值F，然后按照以下步骤进行标定，

步骤一、标定拉力：在细杆（4）两端分别固定拉环（8），在拉环（8）上穿装有拉绳，细杆（4）的一端拉绳悬吊固定使得细杆（4）及夹板（1）均处于垂直状态，此时记录拉压力测量装置（7）经放大、转换后输出的未施加拉力情况下的拉力零点电压；然后在处于下方的拉绳上依次悬吊砝码（9），并同时记录不同数量砝码（9）对应的两个夹板（1）上的拉压力测量装置（7）测到的一组测量电压，直至达到电压表的满量程，完成一次拉力标定；此后，将两个夹板（1）同时绕细杆（4）的圆周依次顺序旋转60°，每旋转一次到位后再次拧紧螺栓使得压力测量单元（5）的力值为F，然后均按照同样的方法完成一次拉力标定，直至前后总共完成6次拉力标定，得到6组测量电压值共12个电压值，将每组测量电压值的2个电压值分别减去拉力零点电压后相加，共得到6组补偿后的测量电压；

步骤二、标定压力：将拉环（8）去除，调整螺栓松紧度，使得压力测量单元（5）的力值为F，在细杆（4）两端分别安装托盘（10），所述托盘（10）垂直于细杆（4），将其中一个托盘（10）放置于水平台面上使得细杆（4）及夹板（1）均处于垂直状态，此时记录拉压力测量装置（7）经放大、转换后输出的未施加压力情况下的压力零点电压；然后在处于上方的托盘（10）上依次加载砝码（9），并同时记录不同数量砝码（9）对应的两个夹板（1）上的拉压力测量装置（7）测到的一组测量电压，直至达到电压表的满量程，完成一次压力标定；此后，将两个夹板（1）同时绕细杆（4）的圆周依次顺序旋转60°，每旋转一次到位后再次拧紧螺栓使得压力测量单元（5）的力值为F，然后均按照同样的方法完成一次压力标定，直至前后总共完成6次压力标定，得到6组测量电压值共12个电压值，将每组测量电压值的2个电压值分别减去压力零点电压后相加，共得到6组补偿后的测量电压；

步骤三、求解计算式：将标定过程中依次增加砝码后对应的加载的力值作为横坐标，对应的12组补偿后的测量电压作为纵坐标，其中根据加载的力的方向取力值的正负，补偿后的测量电压的正负与其对应的加载的力的正负相同，绘制二维坐标图，并对数据采用最小二乘拟合得到力-电压关系式：u＝k·f，其中u为补偿后的测量电压，k为二维坐标图的斜率，f为砝码的总重力，对上述关系式中的k求倒数，得到细杆（4）双向内力测量传感器的计算式：f＝k^-1·u。