[实用新型]薄膜扭矩传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种扭矩传感器，尤其涉及一种采用溅射薄膜技术制造应变敏感元件的薄膜扭矩传感器。

背景技术

在机械传动系统中，扭矩是反映系统性能的重要参数之一。扭矩测量在航空航天、军工装备、工程机械、船舶、钻井、交通、冶金、发电、矿山设备等许多行业或领域得到了广泛的应用。扭矩测量方法有多种，其中传统的应变式测量方法应用非常广泛。应变式扭矩传感器是将金属应变片粘贴在弹性体上组成应变桥，当弹性体受扭矩变形后引起电桥电阻值变化，通过测量电阻值变化得到相应扭矩值的大小。

现有的应变式扭矩传感器是使用有机胶将应变片粘贴在弹性体上，这种制造方法使传感器的综合性能受如下因素影响，这些影响因素有：弹性体粘贴表面清洁度、粘贴胶的性能、粘贴胶的厚度及均匀性、粘贴位置及其一致性等，另外，粘贴胶受环境温度、湿度以及长时间工作等因素影响也会导致传感器性能发生变化。这些影响主要导致传感器的迟滞误差、重复性误差、温度漂移误差变大，从而降低传感器的测量精度。同时由于有机胶的存在，传感器工作环境受到一定的限制。同时传统的粘贴应变式扭矩传感器结构较复杂，加工也不容易，产品生产效率低，成本高。

因此，开发一种测量精度高、工作稳定性好、结构简单、加工容易、能适用更加严苛环境的高性能扭矩传感器极其重要。

采用溅射薄膜技术，在弹性体上直接制造薄膜敏感元件的薄膜扭矩传感器能解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种薄膜扭矩传感器，针对现有技术的不足，解决传统应变式扭矩传感器迟滞误差、重复性误差、温度漂移误差大，测量精度低、不适应恶劣环境工作等问题。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：一种薄膜扭矩传感器，包括转接上法兰，转接下法兰，处于同一圆周对称位置上固接在所述转接上法兰与转接下法兰之间的二根扭柱，连接在所述二根扭柱上的二片弹性体组成，其特征在于：所述二片弹性体通过固定孔前后对称固定在所述二根扭柱的水平中心线上。所述二片弹性体分别采用溅射薄膜技术制造有包含四个应变敏感电阻的四个薄膜敏感元件。将所述四个应变敏感电阻组成惠斯通电桥电路，当所述转接上法兰与转接下法兰扭动时，所述扭柱受到扭力作用并传递到所述应变敏感电阻，所述应变敏感电阻阻值发生变化，惠斯通电桥电路失出平衡，通过测量所述惠斯通电桥电路的输出信号可得到相应的扭矩值大小。

所述薄膜敏感元件由绝缘层、应变敏感电阻、焊盘、保护层组成。

所述弹性体上的二个薄膜敏感元件的图形是镜像对称分布的。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：由于采用了溅射薄膜技术，将应变敏感元件直接制作在弹性体上，克服了胶粘应变片带来的缺点，传感器的迟滞误差、重复性误差、温度漂移误差大大减小，传感器测量精度得到提高。同时传感器结构简单，加工容易。

另外，由于制作过程中不使用有机胶，传感器的耐温和长时间稳定工作性能更好，能在更加严苛的环境中长期使用。

附图说明

图1为本实用新型的薄膜扭矩传感器结构示意图。

图2为本实用新型的薄膜扭矩传感器的薄膜敏感元件在弹性体上的分布图。

图3为本实用新型的薄膜扭矩传感器的薄膜敏感元件在弹性体上的剖视图(图中薄膜敏感元件部分比例放大)。

图中，1-转接上法兰；2-转接下法兰；

3-扭柱；4-薄膜敏感元件；

5-通孔；6-弹性体；

61-固定孔；41-绝缘层；

42-应变敏感电阻；43-焊盘；

44-保护层。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型的薄膜扭矩传感器，包括转接上法兰1，转接下法兰2，二根扭柱3，连接在所述二根扭柱3上的二片弹性体6组成。

所述扭柱3是一种金属材料加工而成的方形柱。二根扭柱3处于同一圆周对称位置上，固接在所述转接上法兰1与转接下法兰2之间。

所述弹性体6是一种长方形金属薄片，在所述弹性体6的表面上采用溅射薄膜技术制造二个薄膜敏感元件4。制造方法是将弹性体6的需要制造薄膜敏感元件4的表面研磨抛光，采用溅射薄膜技术在表面上依次制备多层薄膜，通过光刻技术，形成绝缘层41、应变敏感电阻42、焊盘43、保护层44。制造有所述薄膜敏感元件4的二片弹性体6通过固定孔61前后对称固定在所述二根扭柱3的水平中心线上。

所述弹性体6上的二个薄膜敏感元件4的图形是镜像对称分布的。