[实用新型]一种垫片式传感器

说明书

本实用新型属于传感器技术领域，公开了一种垫片式传感器，包括弹性管柱体、测量电路、橡胶环；所述弹性管柱体的中间为通孔，所述橡胶环套装在弹性管柱体上，所述测量电路设置在橡胶环与弹性管柱体之间，所述测量电路包括由应变片和标准电阻组成的测量电桥，所述应变片顺轴向方向粘贴在弹性管柱体外侧面上。本实用新型相比现有垫片式传感器，结构更简单，厚度更小，加工装配更方便，制造成本更低。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，涉及垫片式传感器，尤其是指适用于检测螺栓预紧力的垫片传感器。

背景技术

风力发电、石油化工等大型工程装备中，需要（同时）使用较多大号螺栓紧固件，施工中紧固的扭矩参数可以通过液压扭矩扳手等工具来保障。但是，实际的螺栓旋紧扭矩与拉伸紧固力并不一定是一致的，且后者常更具有可信性。

以垫片式传感器直接检测螺杆在紧固中的拉伸受力，可以支持紧固施工中标准规范的推行，也可使得相关装备常规运行中对紧固力的组网监测成为可能。

大型装备中的螺栓拉伸力往往在数百、数千吨级，装备安装时各点位的螺栓预紧力需要满足一定安装施工要求，而安装以后又需要进行持续的检测和维护。这对传感器和配套应用技术提出了更严苛和复杂的要求。

现有的垫片式传感器有采用电阻、电感、声波等各种原理技术设计的，其中，采用电阻应变片的垫片传感器因在结构力学、方案成本、应用可靠性、可维护及耐久性等方面，都更具优势，成为垫片式传感器的主流选择，本实用新型采用了电阻应变片半桥采集垫片上承载的压力信号。

电阻应变片压力传感器的工作原理是：将应变片贴在受压变形的结构处，并将应变片与标准电阻并联组成平衡电桥，当贴有应变片的结构处受压变形，应变随之被拉伸或压缩，电桥失去平衡，电桥电路输出与压力成一定关系的电压。

按结构形式来分，采用电阻应变片原理的压力传感器主要有剪切梁式、弹性管柱式两种。剪切梁式结构因其在压力方向上占用空间相对较小，在用于螺栓预紧力检测的垫片式传感器中被选用得较多。但是剪切梁结构承重能力差，剪切梁结构的垫片传感器不适用于桥梁、风力发电等电型工程中所使用的预紧力上吨级的螺栓。

对于弹性管柱式的垫片式压力传感器来说，其压力检测性能的优劣，决定于贴有应变片的弹性管柱在承压时的变形量与所承受压力之间的线性对应关系（例如：压力x时，变形量为L，当压力增加到2x，变形量为2L），因此为了避免传感器的其它部件（壳体、内部结构件等）影响弹性管柱的变形量，现有管柱式的垫片传感器，一般设计为管柱上端（承压端）相对于其它部件自由活动，下端与壳体固定连接（壳体对管柱具有支撑作用）的结构，这种结构特点存在结构复杂、加工难度大，或者加工成本高，或者装配过程复杂装配效率低等问题。

具体地：如果管柱与壳体或壳体的一部分一体成型，则该一体成型部件因为结构上的复杂性（至少具有半包围的空腔），决定它的加工（金属冲压成型、塑料注塑成型）难度较大，加工成本高。

如果管柱与壳体为分体结构，两个部件单独加工，相对于一体成型来说，加工难度有所降低，但是需要一方面保持承压端自由活动，并将另一端通过可靠的固定装配结构与壳体装配在一起。两者间的可靠的固定装配结构的加工不仅影响零部件的加工成本，也影响着零部件的加工效率。不利于降低传感器成本（传感器的成本等于零部件的成本叠加装配成本），提高传感器的生产效率。

此外，现有的垫片式传感器为了避免螺母压到壳体部分影响测量精度，通常设置为管柱上端高出传感器上端面一段距离，高出传感器上端面的这一段长度，由于露在壳体外部，不能用于贴应变片。所以在贴应变片的管柱长度不变的情况下，官柱上端高出传感器上端面的一段长度增加了传感器的最大厚度，越大的垫片厚度，越影响螺栓的紧固效果。而且，管柱越长，制造传感器所需的材料越多；同时，也越不利于传感器的结构稳定性。

发明内容

本实用新型目的在于针对螺栓预紧力检测监测需要，提供一种结构简单、成本更低、精度更高的垫片式传感器。