[发明专利]一种扭矩测量方法和传感器

摘要

一种扭矩测量方法和传感器属于测试技术与压电石英传感器领域。本发明采用压电晶体作为测量元件、其方法采用具有“扭转效应”切型的压电石英晶体，当压电石英晶体表面受到扭矩作用时，与受扭表面相垂直的四个平面上会产生束缚电荷，在产生束缚电荷的石英体四个面上布上电极a、b、c、d，电极a、c并联，b和d并联后经导线接入到测试电路中，可准确测出扭矩值。传感器由上盖壳体、压电晶体、电极、导线、输出线接头等组成，扭矩测量方法和传感器使操作简便、精度高、成本低、测量范围扩大。

主权项

1.一种扭矩测量方法，采用压电晶体作为测量元件，其特征是： 1)采用具有“扭转效应”切型的矩形压电石英晶体，在压电石英晶体 [2]产生束缚电荷的四个面上布上电极[a]、[c]和感应电极[b]、[d]，其中电极 [a]、[c]与压电石英晶体直接接触，而感应电极[b]、[d]与压电石英晶体之间 填充有电介质[7]绝缘材料层； 2)使压电石英晶体受扭矩作用，此时与电极[a]、[c]接触表面将产生正(负) 电荷时，电极[a]、[c]上将有正(负)束缚电荷产生，而感应电极[b]、[d]由于 经中间电介质极化转换也产生正(负)束缚电荷； 3)将电极[a]和[c]并联，感应电极[b]和[d]并联之后，经导线[3]分别接人 到测试电路中，经电荷放大器[10]，将电荷量转换为电压量，由数字电压表 [11]读取数据，由输出端[6]输出，可测出扭矩大小； 4)采用“无定心”式方法测量，即测量时，扭矩的回转中心不必与测 量传感器的中心相一致，或者固定一定的距离；测量时，先将这种布上电 极的压电石英晶体夹紧在上、下两个平板[9]、[8]之间，将下平板[8]固定， 在上平板[9]上施加扭矩，就可根据压电石英晶体所具有的“扭转效应”直 接测出扭矩值的大小；可随意在工件表面上任意点钻孔，产生的力矩通过 平面移动转化到压电石英传感器上，与力矩在平面上作用点位置无关，即 使在一个较大平面上钻削很多孔，这种方法也可准确地连续作业测量，实 现无定心多孔钻削扭矩的测量。