[发明专利]一种防腐蚀张力换能器及其制作方法和张力测量系统

说明书

本发明涉及一种防腐蚀张力换能器及其制作方法和张力测量系统，该系统包括具有容纳空间的封闭外壳，在外壳内部设有双孔悬臂梁，两端分别连接伸出外壳可拆卸的测量杆和固定杆，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，所述双孔悬臂梁内嵌入放大装置并密封。采用“有源放大+双孔悬臂梁+高精度电阻应变片”技术，并设计带有防浸润硅橡胶环的可拆卸测量杆，大幅提高了张力换能器的性能，包括灵敏度、长期稳定性、线性度、重复性等，显著提高生物信号的检测精度，使实验数据更加准确可靠，进一步提高实验成功率和实验教学效果。

技术领域

本发明属于张力换能器的技术领域，涉及一种防腐蚀张力换能器及其制作方法和张力测量系统，尤其是涉及一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器及其制作方法和张力测量系统。

背景技术

目前，我国基础医学实验研究中使用的张力换能器，普遍采用单悬臂梁、单面贴一片2×2MM²半导体应变片技术，如图1所示，该片加工成两横(R1、R4)两纵(R2、R3)四个栅丝组成惠斯通电桥，工作原理如图2所示：R1、R4用于测量，R2、R3温度补偿(由于半导体材料温度系数高，因此在同硅片上做上两个电阻用于温度补偿)构成惠斯通电桥，电位器W用于静态调节输出电压为零伏。当外力作用于悬梁臂的测量端受力点，使之作轻微位移时，则R1、R4被受拉(电阻增大)或受压(减小)，电阻R2、R3与受力方向垂直，因此电阻不发生改变，此时电桥失去平衡，即有电压输出，而且输出电压的大小与施加的外力大小呈线性关系，此电压信号经过放大后，可输入示波器显示，或输入记录仪记录。这是典型的九十年代的技术特点。

在当时的技术条件下，灵敏度是换能器最主要的技术指标，如果灵敏度不高，则无法采集较为微弱的生物信号。裸露半导体应变片及其引线，可以有效提高张力换能器的灵敏度，这也是目前普遍采用的技术方案，如图3所示为完全裸露的半导体应变片。然而，这种方案在提高灵敏度的同时也存在着很大缺陷，即应变片缺少相应的保护措施，一旦有离子溶液或其他腐蚀性溶液进入，很容易腐蚀应变片及其引线，导致换能器的损坏，如图4所示为严重腐蚀的半导体应变片。为了满足医学实验研究中使用的张力换能器防腐蚀的要求，同时提高生物信号的检测精度，进一步提高实验成功率和实验教学质量，是本技术领域亟待解决的问题。

综上所述，现有技术中如何解决医学实验研究中使用的张力换能器防腐蚀的问题，以及如何在防腐蚀的情况下保证甚至提高生物信号的检测精度的问题，尚缺乏行之有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，解决现有技术中如何解决医学实验研究中使用的张力换能器防腐蚀的问题，以及如何在防腐蚀的情况下保证甚至提高生物信号的检测精度的问题，本发明提供了一种防腐蚀张力换能器及其制作方法和张力测量系统，尤其是提供了一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器及其制作方法和张力测量系统，采用“双孔悬臂梁+高精度电阻应变片+有源放大技术”的设计方案，并设计带有防浸润硅橡胶环的可拆卸测量杆，可有效避免腐蚀性溶液进入，彻底解决医学实验中各种溶液腐蚀导致的换能器损坏问题。

本发明的第一目的是提供一种双孔悬臂梁式张力换能器。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种双孔悬臂梁式张力换能器，包括：

双孔悬臂梁，两端分别为测量端和固定端，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，应变片互相连接组成惠斯通电桥。

本发明的第二目的是提供一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器，包括：

具有容纳空间的封闭外壳，在外壳内部设有双孔悬臂梁，两端分别为测量端和固定端，分别连接伸出外壳可拆卸的测量杆和固定杆，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，应变片互相连接组成惠斯通电桥，所述双孔悬臂梁内嵌入放大装置并密封。