[发明专利]基于薄片式力敏电阻器的挤压式扭矩测量装置

说明书

本发明涉及一种基于薄片式力敏电阻器的挤压式扭矩测量装置，属于传感检测技术领域。包括外壳、环形钢架、三爪式结构、片式力敏电阻器、连接器、测力圆盘、电路板，片式力敏电阻器的一侧贴在三爪式结构的压力板上，且对称排列在每个压力板的两侧，另一侧刚好与环形钢架的槽口相接触。当测力圆盘受到外力作用时，通过连接器将力传递给三爪式结构，环形钢架与三爪式结构挤压片式力敏电阻器，测得的信号和安放位置，对接收的信号进行处理和放大，再经过通信总线将数据传输出来。解决了片式力敏电阻在其他条件相同的情况下，因接触状态不同而得到多次测量结果不同的问题。感应信号可以稳定的保持零值，可以避免迟滞和蠕变问题。

技术领域

本发明涉及传感器检测技术领域，特别涉及一种基于薄片式力敏电阻器的挤压式扭矩测量装置，尤指一种结合片式力敏电阻的材料特性辅以适当的结构设计进行扭矩测量的装置。

背景技术

扭矩传感器应用范围十分广泛，主要用于：电动机、发动机、扭力板手的扭矩及功率的检测、制造粘度计以及过程工业和流程工业中。

目前，扭矩的传感器可分为三种：非接触式扭矩传感器、应变片扭矩传感器、相位差式转矩转速传感器。其中，应变片扭矩传感器使用的是应变电测技术。它的原理是利用弹性轴，粘贴应变计，组成了测量电桥，当弹性轴受扭矩作用发生微小形变，电桥的电阻值就会发生变化，进而电信号发生了变化，实现扭矩的测量。

薄片式力敏电阻器具有厚度很薄、量程较小、易受接触状态影响等特性，主要用于各种张力计、加速度计、半导体传声器及各种压力传感器中。其用于扭矩传感器时，存在下面一些问题：量程小、容易产生迟滞和蠕变现象，而且当受到大小相同而接触状态不同的作用力时，会得出不同的测量结果等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于薄片式力敏电阻器的挤压式扭矩测量装置，解决了片式力敏电阻器用于扭矩传感器时，量程很小、容易产生迟滞和蠕变现象，在受力作用时因接触状态不同而得出不同的测量结果等问题。本发明利用薄片式力敏电阻器受到两个刚体的挤压而产生力信号，通过转化从而得到扭矩信号。片式力敏电阻器的一侧贴在三爪式结构的压力板上，且对称排列在每个压力板的两侧，另一侧刚好与环形钢架的槽口相接触。当测力圆盘受到外力作用时，测力圆盘通过连接器将力传递给三爪式结构，环形钢架与三爪式结构挤压中间的片式电阻器，根据片式力敏电阻测得的信号和安放位置，对接收的信号进行处理和放大，再经过通信总线将数据传输出来。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

基于薄片式力敏电阻器的挤压式扭矩测量装置，外壳下端1和外壳上端11通过第三组螺钉8相连，其特征在于：环形钢架17的两端分别与外壳下端1和轴承衬套16相连，并分别通过第一组螺钉2、第六组螺钉15固定；轴承衬套16、三爪式结构4分别与第一轴承3的内、外圈相连，其中，三爪式结构4设有衬套，防止第一轴承3在轴承衬套16和三爪式结构4之间发生轴向滑动；电路板5通过第五组螺钉13与环形钢架17相连；信号线18夹在外壳上端11和外壳下端1中间并加以固定；连接器12通过第二组螺钉7与三爪式结构4连接，第二轴承6的内圈、外圈分别与轴承衬套16、连接器12相连，由于三爪式结构4的衬套和外壳上端11的衬套的限位作用，第二轴承6被固定在连接器12与三爪式结构4之间，无法发生轴向滑动；连接器12通过第二组螺钉7、第四组螺钉9与三爪式结构4、测力圆盘10相连，将测力圆盘10产生的力矩传递给连接器12，再传递给三爪式结构4，片式力敏电阻器14受到三爪式结构4中的压力板与环形钢架17的槽口的挤压而输出电信号。

所述的三爪式结构4中均匀分布的三个或多个压力板。

所述的外壳上端11的端面处开有三个凹槽，所述测力圆盘10上配合设有三个凸台，凸台的位置与凹槽的位置相对应；其中，凸台的尺寸小于凹槽的尺寸。

所述的片式力敏电阻器14对称排列在三爪式结构4中的压力板的两侧，在整个测量装置不受载荷作用时刚好与环形钢架17的槽口相接触。

所述的三爪式结构4和环形钢架17的材质均为刚材。