[实用新型]应变式测力传感器的弹性体

说明书

本实用新型涉及一种应变式测力传感器的弹性体，特别是一种适用于轧制力传感器或大力值传感器的弹性体。

目前，国内外一般轧制力或大力值测量采用应变原理的传感器中，其弹性体大多为圆型、环型和矩型(应变式传感器的原理及应用参见：袁希光主编，《传感器技术手册》，国防出版社，1986年12月第一版)。圆环型传感器一般在弹性体的内外表面中心部位粘贴许多应变片，按一定规律组成惠斯顿电桥，当传感器受力时，应变片电阻值发生变化，则电桥的输出电流或电压发生变化，从而测出力的大小。圆柱型传感器则在圆柱型弹性体的外表面粘贴应变片。此两种传感器当用于轧制力测量时，由于受轧机安装空间的限制，高度很低，一般为70～120mm，存在着偏载对传感器的精度(非线性：1～5％F.S、滞后：0.5％F.S、重复性：0.5％F.S)影响较大的问题。

本实用新型的目的在于提供一种应变式测力传感器的弹性体，用来取代现有轧制力传感器或大力值传感器中的弹性体，以减轻偏载对低高度测力传感器精度的影响。

本实用新型的目的是这样实现的，在金属弹性体垂直于作用力的方向上，设有多个由三个互相平行且深度相同的孔组成的敏感单元，其中一个孔为大孔(贴片孔)，并与两个小孔(应变孔)成三角形分布。每个敏感单元中大孔的内壁粘贴不少于一个应变片用于测量弹性体的应变。

用本实用新型的弹性体可根据需要制成各种形式的测力传感器，如环型、圆盘型、矩型和梯型等，而且制成的传感器具有高度低、重量轻、精度高(非线性：＜0.5％F.S、滞后：＜0.3％F.S、重复性：＜0.1％F.S)、抗偏载、冲击载荷能力强，抗过载能力强，适合于在恶劣环境(例如：高温，油、水浸泡等)使用，寿命长的特点。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的结构原理示意图；

图2为图1的贴片孔剖面示意图；

图3为本实用新型的环型弹性体的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本实用新型的矩型弹性体的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为本实用新型的圆型弹性体的结构示意图；

图8为图7的俯视图。

如图1、2所示，本实用新型的原理是：当测力传感器的弹性体1受上下压向力F作用时，每个敏感单元中大孔2的左右表面受压应力，在此两个部位贴片组桥，即可测出所受应力的大小。且传感器弹性体上的贴片孔2越多，以及孔内粘贴的应变片4越多，则传感器的均压效果越好。则偏载对传感器的影响越小。大孔2与小孔3间距用于调整灵敏度，间距越大，灵敏度越大。

如图3、4所示，传感器的环型弹性体1由金属弹性材料加工而成，外型尺寸由轧机或其它使用场合的具体使用部位的空间以及测力值的大小而定，在环型弹性体1的四周均匀加工n个(n＝1，2，3，…)敏感单元，每个敏感单元由垂直于作用力的方向且大孔2的轴线指向圆心的三个互相平行且深度相同的孔(即贴片孔2和应变孔3)组成，在贴片孔2中靠近两应变孔3一侧的内壁上贴有不少于一个应变片4，并按要求连接，然后与传感器的其它敏感单元组成桥路。密封板5用于防止水、油、汽进入传感器。

如图5、6所示，在矩型(长条型)弹性体1一侧的中间部位加工n个(n＝1，2，3，...)敏感单元，各敏感单元的贴片孔2及应变孔3均互相平行且深度相同，在每个贴片孔2中粘贴一个或多个应变片4，并连接组桥，即可构成矩型传感器弹性体。

如图7、8所示，在圆型弹性体1四周均匀加工n个(n＝1，2，3，...)弹性敏感单元，其加工方法与圆环型弹性体相类似，圆的大小根据测力值大小而决定。贴片孔2的轴线垂直于受力方向(也就是平行于受力面)，并通过圆心，或指向圆心。其余与圆环型弹性体相类似。

上述弹性体的每个敏感单元中的贴片孔2及应变孔3可以是任意形状(方形、椭圆形、圆形均可)，但以圆形效果为最好，一般地，贴片孔2的直径为10～15mm，应变孔3的直径为5～7mm，其分布为以贴片孔2为顶的等腰三角形，且两个小孔3的中心连线垂直于或平行于作用力的方向，敏感单元的个数以偶数为佳。