[实用新型]一种三分力测量传感器

说明书

本实用新型公开了一种三分力测量传感器，由弹性体和应变片组成；所述弹性体由圆周内侧的固定端、圆周外侧的加载端以及连接在固定端与加载端环形间隙之间的应变梁组成，四个应变梁分布在环形间隙上下左右，且应变梁均设有沿轴向对称的轴向第一贴片面和轴向第二贴片面，沿径向对称的周向第一贴片面和周向第二贴片面四个贴片面，同一贴片面上的两个应变片的粘贴方向从传感器圆心指向圆周外侧，应变片分别成对地对应粘贴在应变梁的贴片面上，以实现对水平径向、垂直径向和轴向三个方向上的受力；测量同一分力方向上的应变片电连接形成惠斯通全桥电路。本实用新型所述三分力测量传感器灵敏度高，维间耦合度小，测量精度较高。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种三分力测量传感器。

背景技术

随着中国经济的快速发展，汽车产业取得了极大的进步与提升，从产业规模上，早已成为名副其实的制造大国，然而，大而不强的局面一直没有得到有效改善，自主汽车生产与研发能力依旧薄弱，商用车动力学测试、理论及应用的技术更是严重滞后于乘用车。

目前，国外对三分力测量传感器的研究较多，美国、德国、瑞士、日本等都生产出了传感器产品。国内对三分力传感器技术掌握较少，没有完全自主的三分力传感器产品，无法掌握传感器关键技术问题，限制了国产车辆的自主开发。

三分力测量传感器所测量的是：直角坐标三维空间的三个力分量，分别为：Fx、Fy、Fz，对应在上，即分别为：水平径向，垂直径向，以及轴向三个方向。

三分力测量传感器是多维力传感器中应用最广泛的一种，然而，传感器在使用过程中会产生一定的串扰问题，导致传感器的测量精度受到较大影响。

现有技术中，专利公开号为：CN108225622A的专利文件公开了一种三分力传感器,在该技术方案中，所述三分力传感器包括：中空环形的测力结构主体、分别设置在测力结构主体两端面上的第一盖板和第二盖板,其中，第一盖板和第二盖板通过螺栓固定在测力结构主体的两端面上,在测力结构主体内设有中心柱,在中心柱和测力结构主体内壁之间径向设有对称的至少四个方梁,在每个方梁的四个表面上分别铺设有应变片。

以上述专利文件为代表的现有技术，普遍存在结构复杂、不易加工、刚度低且测量加载量程较小的缺陷，更重要的是，在传感器的不同测量维度之间存在耦合串扰问题，影响传感器的测量精度。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型公开了一种三分力测量传感器，本实用新型所述传感器灵敏度高，维间耦合度小，测量精度较高。本实用新型的技术方案如下：

一种三分力测量传感器，由一体成型的弹性体和应变片组成；

所述弹性体由圆周内侧的固定端、圆周外侧的加载端以及连接在固定端与加载端环形间隙之间的应变梁组成；

所述应变梁包括：环形间隙垂直径向两侧的第一应变梁和第二应变梁，环形间隙水平径向两侧的第三应变梁和第四应变梁；

所述应变梁均设有四个贴片面，分别为：中间的轴向端板两侧的轴向第一贴片面和轴向第二贴片面，应变梁两侧的周向侧板外侧的周向第一贴片面和周向第二贴片面；

所述应变片分别成对地对应粘贴在应变梁的贴片面上，以实现对水平径向、垂直径向和轴向三个方向上的受力；

所述轴向第一贴片面和轴向第二贴片面上的应变片沿轴向镜面对称布置，周向第一贴片面与周向第二贴片面对应粘贴的应变片沿径向镜面对称设置；

同一贴片面上的两个应变片的粘贴方向从传感器圆心指向圆周外侧；

测量同一分力方向上的应变片电连接形成独立的惠斯通全桥电路，通过电路中各电桥臂上的应变片电阻值变化引起的测量端电压变化，实现对应方向分力的检测。