[实用新型]应力测量传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及应用电阻随作用力大小而变化的性质来计量力或应力的器件。

背景技术

塞入式测力传感器是测量物体受力大小的器件。例如，将塞入式传感器嵌塞安装于钢轨的安装孔，当轨道车车轮作用于钢轨，由重力引起钢轨形变导致传感器相应处形变，使应变片电阻变化，产生变化的电信号输出，由此计算测量所受力的大小。

已有技术中的塞入式测力传感器，第一种如图7、图8所示的日本公司采用的圆锥台式结构传感器，因该结构为整个界面与刚性结构体接触，属于过盈配合，在通过与刚性结构体传递应力过程中，由于接触面过大，且随着作用于刚性结构体上外力的增加，安装传感器的圆孔就会趋于变成椭圆孔，该传感器与刚性结构体之间的接触面积的变化，最终会导致传感器输出信号的非线性误差较大。

第二种如图9、图10所示的德国公司采用的圆桶式结构传感器，该传感器在与刚性结构体接触的传感器表面刻意滚花，力图实现过盈配合的模式，但一旦安装进入孔内后，传感器与刚性结构体接触面上原来制造好的滚花就会糊成面接触，从而就产生了与第一种结构相似的情况，加上该传感器弹性体较薄，一旦装配不到位或想拆下重新安装时，就会成为废品，且测量精度较低，通常作为开关信号使用。

第三种结构模式，如图11、图12所示，为杭州钱江称重技术有限公司和柳州铁路科学技术研究所等单位于1989年开始合作开发的等宽等高凸棱锥体塞入式测力传感器，由于四个凸棱等宽等高原因，当传感器如图5装配，在受到外力P＝＞0时，如图4、图6所示，安装孔由圆孔趋于变化成椭圆孔，I-III方向对传感器挤压力增大，II-IV方向挤压力减小。当预紧力较小时，传感器II-IV方向两个等高凸棱在受力过程中与钢轨之间将产生间隙，从而使传感器响应产生非线性；当预紧力过大时，I-III两个凸台将产生过大的接触应力而引起刚性体的局部塑性，给传感器带来零点不稳定。

第四种结构模式：如图13、图14所示的塞入式组合测力传感器(即所谓的三棱塞入式测力传感器)，该传感器在弹性体的设计、安装和力学分析等方面，都违背了传感器测量的基本原理，该结构模式无论怎样选择其应变片的形式(或在其测力敏感片的任意位置上来选择其贴片位置)时，对钢轨轮重的测量和力学分析都将无法实现。一旦，该传感器应用于——诸如：铁路运输、钢水计量、铁水液位检测、港口码头的起重、桥梁隧道等重大工程项目中，来作为工程力学与自动化检测，由于此类传感器随着载荷增加而传感器却永远没有相应的输出信号变化，此时不仅会给国家财产带来无法弥补的损失，还会造成人员伤亡的重大责任事故，后果不堪设想！

发明内容

本实用新型要解决塞入式测力传感器易产生非线性误差和零点不稳定的问题，为此提供本实用新型的一种应力测量传感器，这种传感器能有效克服非线性和零点不稳。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是在圆环形筒体上设有变形控制区、敏感区和隔离区，敏感区上贴合有应变片，所述筒体外壁上设有周向均布并径向对称的四条凸棱，其特殊之是处于I-III径向的所述两凸棱的宽度大于处于II-IV径向的所述两凸棱的宽度。

由于本实用新型I-III方向两凸棱宽度大于II-IV方向两凸棱的宽度，使装入钢轨圆孔的传感器在受力时，因I-III方向两凸棱的接触面较大，故产生的接触应力(压强)较小，且安装孔的形变可相对减小，这样既不会使II-IV方向两凸棱处产生间隙，又不会使I-III方向两凸棱产生过大的接触应力，可以有效改善传感器的非线性误差及零点不稳定的问题。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1A-A剖视旋转45°示意图；

图3是钢轨外力作用为零时安装孔为圆形示意图；

图4是钢轨外力作用大于零时安装孔由圆形变成椭圆形示意图；

图5是已有等高凸棱塞入式测力传感器安装于钢性件圆形孔示意图；

图6是已有等高凸棱塞入式测力传感器安装于钢性件圆形孔I-III方向受外力作用时圆形孔变成椭图孔II-IV方向两凸棱处产生间隔示意图；

图7是已有圆锥台结构塞入式测力传感器外形示意图；

图8是图7K向示意图；

图9是已有圆桶滚花结构塞入式测力传感器外形示意图；

图10是图9传感器端向示意图；

图11是已有等高凸棱塞入式测力传感器结构示意图；

图12是图11B-B剖视旋转45°示意图；

图13是已有三棱塞入式测力传感器安装于钢性件示意图；

图14是已有三棱塞入式测力传感器横截结构示意图。