[实用新型]双量程测力传感器

说明书

本实用新型公开了一种双量程测力传感器，包括：壳体呈筒状，壳体的侧壁上设有一对插头；第一量程敏感元件和第二量程敏感元件沿壳体的轴向分别位于壳体的两端且分别与一个插头电连接，第二量程敏感元件的量程大于第一量程敏感元件的量程，每个量程敏感元件包括弹性膜片及多个电桥，弹性膜片封堵于壳体的一端，多个电桥设置于弹性膜片的表面上，每个电桥包括四个电阻，四个电阻沿弹性膜片的直径方向设置且相对于弹性膜片的中心对称，弹性膜片的中心处设有接头；限位元件设置于壳体的安装有第一量程敏感元件的一端，用于限制第一量程敏感元件的应变量。本实用新型既具有高过载能力，又能保证测量精度和分辨率。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，更具体地，涉及一种双量程测力传感器。

背景技术

测力传感器是一种在工业生产、军事装备、航空航天、航海等领域广泛应用的基础力学类传感器。其测量原理大多基于电阻应变计技术，电阻应变计的弹性体受力导致的应变转换为电阻应变计的阻值变化，再通过惠斯通电桥将电阻变化转变为电压信号。此类测力传感器工艺成熟，产业链分工明确，能解决绝大多数应用需求。但电阻应变计本身采用的有机质胶基底直接参与应变，在宽温区的反复交变的热环境下长期或频繁工作，并叠加高真空或超高真空环境条件时，可靠性和寿命方面存在隐患。传统的金属电阻应变式测力传感器受限于金属电阻应变计的灵敏系数和金属材料的机械性能，灵敏度通常为2mV/V，允许过载量一般为120％FS。虽然通过扩散硅等半导体应变计可以将应变计灵敏度提高数十倍，从而降低弹性体工作时的应变，实现提高寿命次数和过载能力的目的，但此类半导体应变计成熟产品较少，使用限制较多，温漂系数和个体间分散性都非常大，匹配困难，在力学环境中的可靠性欠佳，工作温度范围较窄，无法满足目前航天航空等领域的一些高可靠性要求的应用环境需求。如执行采样任务的某些航天器，开始采样时不能准确判断执行任务所需的力值指标范围，因此需要测力传感器具有很高的过载能力，但在安全工作范围内，又需要传感器具有较高的工作精度及分辨率，并且由于此类工作环境下一旦发现故障，无法进行更换和维修，甚至故障诊断和原因识别都存在很大困难，因此高过载、多余度就成了这种环境下的传感器必须具备的特征。

因此，期待研发一种双量程测力传感器，既具有高过载能力，又能保证测量精度和分辨率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双量程测力传感器，用于航天等对可靠性和性能均要求极高的环境下的单向力测量，不仅能监测破坏力值，为紧急终止任务甚至自毁提供可靠依据，同时能在小量程正常任务执行时确保高精度和高分辨率。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种双量程测力传感器，包括：

壳体，所述壳体呈筒状，所述壳体的侧壁上设有一对插头；

第一量程敏感元件和第二量程敏感元件，所述第一量程敏感元件和所述第二量程敏感元件沿所述壳体的轴向分别位于所述壳体的两端且分别与一个所述插头电连接，所述第二量程敏感元件的量程大于所述第一量程敏感元件的量程，每个量程敏感元件包括弹性膜片及多个电桥，所述弹性膜片封堵于所述壳体的一端，所述多个电桥设置于所述弹性膜片的表面上，每个所述电桥包括四个电阻，所述四个电阻沿所述弹性膜片的直径方向设置且相对于所述弹性膜片的中心对称，所述弹性膜片的中心处设有接头；

限位元件，所述限位元件设置于所述壳体的安装有所述第一量程敏感元件的一端，用于限制所述第一量程敏感元件的应变量。

可选地，每个所述量程敏感元件还包括补偿板及补偿板安装座，所述补偿板安装座呈环状，设置于所述弹性膜片的朝向所述壳体内部的一侧，且将所述弹性膜片上的多个电桥环绕在内，所述补偿板设置于所述补偿板安装座的远离所述弹性膜片的一侧，所述补偿板上设有多个连接点，多个所述电桥的端点分别通过引线连接于不同的所述连接点上，所述多个连接点分别通过电缆连接于一个所述插头。

可选地，所述弹性膜片、所述补偿板的表面均涂覆有三防保护层，所述补偿板和所述补偿板固定座之间通过硅橡胶粘接，所述补偿板固定座与所述弹性膜片之间通过焊接连接。