[实用新型]双孔梁形石英谐振式力传感器

说明书

本实用新型涉及一种石英谐振式力传感器，尤其是一种将石英振子直接设置在双孔梁结构中的力传感器。

目前商用电子秤多采用电阻应变片式传感器以达到较高的测量精度，如图1、2所示，揭示了电阻应变片式传感器双孔梁弹性体(以下简称双孔梁)受力应变的原理。当一端固定，另一端加作用力时，双孔梁应变区的T部位受力而被拉伸，而C部位被压缩，其上应变片式形变引起其电阻的变化，从饿电压变化，得以测出压力大小。但由于传感器的输出为模拟电压，加上功耗大，为此电子秤需配置电源滤波器、交直流转换、A/D转换等电路，使产品成本高，携带不方便。石英谐振式称重传感器的出现，使得电子秤的电路大为简化，低功耗的传感器可以使用直流电池供电。但现有的石英谐振器型传感器结构件较多，用于电子计价秤时，都需附加加载机构，这样一方面增加了材料成本，另一方面引进了机械的误差，而且安装使用也极不方便，使电子秤生产制造复杂。

本实用新型的目的在于提供一种双孔梁形石英谐振式力传感器，可将石英振子直接设置在测力的装置上，结构简单，安装方便，具有温度补偿性能，精度较高，成本降低。

本实用新型的目的是这样实现的：一种双孔梁形石英谐振式力传感器，它包括一承受压力的双孔梁，在双孔梁受力压缩的部位上开设有由卡固槽、砧块以及石英振子组成的石英谐振传感装置；其中卡固槽开设在双孔梁受力压缩的部位上，卡固槽上设有上盖，卡固槽的内壁分别设有砧块、两砧块卡固石英振子，石英振子上引出两电极。

所述的卡固槽水平方向截面为有一定斜度的梯形，竖直方向垂直，所配合的砧块结合面与卡固槽斜度一致。

所述的砧块卡固石英振子处为V型槽口。

所述的石英谐振传感装置可设在双孔梁受压压缩的上下两面部位。

所述的石英谐振传感装置可同时设在双孔梁受压压缩和拉伸的部位。

所述的双孔梁的拉伸部位对应压缩部位所设的石英谐振传感装置开设同样厚薄、大小的槽口。

所述的上盖与双孔梁之间填有密封胶。

根据上述技术方案分析可知，本实用新型具有如下优点：

1、数字频率式输出，应用电路简单；

2、双谐振器差频输出，具有温度系数自补偿功能；

3、滑动砧块结构使石英振子预应力可调，提高了精度；

4、用双孔梁式弹性片，容易消除四角误差，可直接用于现有的各种计价

   秤，结构不变，转型容易；

5、直流供电，低功耗；

6、结构简单，装配容易，易于批量生产。

下面结合附图和具体实施方案对本实用新型做进一步的详细说明。

图1为现有的双孔梁式弹性体结构和受力应变的示意图；

图2为现有的半孔双孔梁式弹性体结构和受力应变的示意图；

图3为本实用新型石英振子部分的俯视结构示意图；

图4为本实用新型设置一个石英传感器的实施例侧视结构示意图。

图5为本实用新型的参比型实施例侧视结构示意图；

图6为本实用新型的差动型实施例侧视结构示意图；

图7为本实用新型参比型和差动型均有的实施例侧视结构示意图；

图8为本实用新型的双孔梁上拉伸部位开设与压缩部位所设的石英谐振传感装置相同槽口结构示意图；

图9为本实用新型半双孔梁一种较佳实施例侧视结构示意图；

图10为本实用新型半双孔梁另一种较佳实施例侧视结构示意图。

参见图3，给出了本实用新型的石英谐振传感装置的结构示意。本实用新型的传感器本体为一承受压力的双孔梁1，在双孔梁1受力压缩部位上设有由卡固槽3、砧块4以及石英振子5组成的的谐振传感装置6；其中卡固槽3开设在双孔梁1受力压缩的部位，卡固槽3上设有上盖2，卡固槽3的内壁分别设有砧块4、两砧块4卡固石英振子5，石英振子5上引出两电极8、7。卡固槽3水平方向截面为有一定斜度的梯形，竖直方向垂直，所配合的砧块4结合面与卡固槽3斜度一致。此斜度的目的在于：当批量生产时，石英振子5或双孔梁1的尺寸会有误差，这样通过微调砧块4的位置则可对石英振子5施以期望的预紧力，以补偿加工尺寸带来的误差。预紧力调好后，砧块5可被胶粘在双孔梁1的卡固槽3上不在移动。砧块4卡固石英振子5处为V型槽口，便于固定石英振子5。

当对双孔梁1施力时，卡固槽3、砧块4受力向内位移，石英振子5受向内的挤压力而改变晶体谐振频率，通过其上的电极与外部电路连接，而完成力传感过程。图4所示的本实用新型实施例为一设在双孔梁1受压压缩部位的石英谐振传感装置6，其工作过程就如上述机理。