[实用新型]悬柱式传感器

说明书

悬柱式传感器属于称重传感器的一种。

目前，称重传感器(电阻应变式)的结构种类很多，可按不同的方法分类，正应力型传感器就是其中的一种。常见的正应力传感器有单柱式、多柱式、筒式。这类传感器的输出一般在1.5mv/v以下，输出低的原因是受弹性元件材料泊松比的影响。由于柱的截面积随重力增加而增大，导致传感器的输出相对减小，使传感器产生固有的非线性。为了解决柱式传感器的非线性，通常采用拱桥端加入电阻来进行非线性补偿。这就使传感器的可靠性系数降低。

本实用新型的目的在于提供一种非线性自补偿的悬柱式传感器。

实现上述目的技术方案是：悬柱式传感器是由弹性元件、模片、外套三部分组成，构成弹性元件的承载架、支撑架、应变柱、连接盘为一整体，承载件的上部是圆柱形压头，承载架的下部是应变柱，应变柱中的压应变柱与承载架为一体，拉应变柱与支撑架为一体，承载架与支撑架由通槽隔开，支撑架的外圆固定在外套上，膜片固定在支撑架的上端面上，并与承载架的圆柱形压头的壁面固定。

该传感器中的应变柱可以采用变载面应变柱，或等载面变柱两种，且柱压反对称。

该方案与现有技术比较，具有以下优点和效果：(1)由于采用弹性元件中各部件整体结构，使其结构紧凑，传感器体积减小。(2)改善了弹性元件的加工工艺性，使弹性元件加工简单，特别是变载面应变柱避免了两端应力集中问题。(3)由于应变柱采用柱压反对称的悬柱式结构，可实现传感器的非线性自补偿，不必采用拱桥端加入电阴进行非线性补偿问题，不仅使传感器的可靠性系数增加而且传感器的输出也增加。

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体设计方案及实施例。

图1是悬柱式传感器的整体结构示意图；

图2是图1的A＝A剖视图；

图3是弹性元件结构主视图；

图4是图3的仰视图；

图5是图3的俯视图；

图6是图3的侧视图；

图7是图3的仰视立体图(应变柱为变截面)；

图8是图3的仰视立体图(应变柱为等截面)；

图9是应变柱帖片面展开图。

弹性元件是正应力传感器的核心部件，本实用新型将构成弹性元件的承载架(4)、支撑架(5)、应变柱(6)、连接盘(7)做成一体，即使其成为整体结构。承载架的上部为圆柱型压头，承载架的下部与两个压应变柱为一体，两个拉应变柱与其上的支撑架(5)由通槽隔开。支撑架(5)的外面固定在外套(3)上，当压头受力后，承载架下移，应变柱(6)中的两个压应变柱受压，同时另两个拉应变柱受拉。以实现非线性自补。应变柱(6)是弹性元件(2)中的核心部件。它是由四个截面为方形杆，分布在正方体的连接盘(7)的四角上，由于本实用新型的弹性元件为整体结构，四个应变柱分别与承载架和支撑架为一体，因此应变柱似吊挂在承载架和支撑架上，故称其为悬柱式。

弹性元件(2)的加工：采用整体坯料，上端加工出圆柱形压头，下端加工成方柱形，在方柱侧面加工出通孔，两通孔垂直交叉后便形成了应变柱。若通孔为圆孔，形成的是变截面应变柱，若通孔为方孔，形成的是等截面应变柱。然后加工通槽(可采用线切割加工)使承载架(4)与支撑架分离，严格地说，是通过通槽形成承载架和支撑架。通槽开至方柱的通孔处，将其上的应变柱分开其中两个(对角)与承载架为一体，另两个(对角)与支撑架为一体。也就是说，承载架和支撑架是通过连接盘(7)为一整体结构。实际上弹性元件中的各部件是通过上述加工而成的，是一个整体而不是装配的。从而保证了整体结构的紧凑性和可靠性。

本实用新型的整体结构是将弹性元件(2)中的支撑架(5)的外圆固定在外套(3)上，膜片(1)扣装在支撑架(5)的上端。膜片的作用主要是消除横向力。该传感器的结构特点是可以在弹性元件帖片之前先焊上膜片。这样可在帖片工艺流程中消除膜片的焊接应力并可缩短了传感器的生产周期。

该传感器的输出以图9可见，四个应变柱的截面积相等，当柱I、III受压时，柱II、IV受拉，组成全桥的输出由计算公式可求得，可达2mv/v。其输出不受弹性元件泊松比影响，并使其增大。

如果柱I、III所产生的非线性输出为ΔS，那么柱II、III的非线性输出就为-ΔS。这样在组桥后的非线性为零。

本实用新型是以拉压反对称结构为例描述技术方案的，当然可以设计成拉式或拉压两种方式。