[发明专利]一种工程用动态预紧式压电型力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种传感器，具体地说是力传感器。

背景技术

振动工程中，设备机脚传递到隔振器或基础上的动态力是声学设计的输入参数及设备振动的评价指标，对力的获取及其测量技术的研究极为重要。

传统的传递力的测量方法普遍应用环形压电式力传感器或应变式力传感器。经文献检索发现有3篇文献涉及到设备动态传递力的测量方法的内容。分别是：华中科技大学博士学位论文—《机械设备振动源特性测试方法研究》、《山东工业大学学报》在1984年1期刊登的《动态力的测量探讨》及哈尔滨工程大学张思远的硕士学位论文《激励力的板型力传感器的测试研究》。前两篇文献中均使用传统的压电式环形力传感器的单传感器法测量法，在设备刚性安装条件下，一般将一个环形压电式力传感器串联在设备机脚与基础之间，弹性安装条件下，一般将一个环形压电式力传感器串联在设备机脚与隔振器之间；实际上，在这种安装状态下，设备机脚传递到隔振器或基础上的力是由两条路径传递的，一条是设备机脚经力传感器传递到隔振器或基础上，一条由设备机脚传递到安装螺栓再传递到隔振器或基础上，传感器仅能测量到经其传递的力，无法测量经螺栓传递的力，一般认为通过螺栓传递的力可达合力的10%~30%，传感器仅能测到70%~90%，测量误差较大。第二篇文献中还提到应变式力传感器，应变式力传感器测量频带小，仅能测低频，并容易改变系统隔振的阻抗特性，而工程中对高频段的动态力的测量也有要求，并不希望改变隔振系统的阻抗特性。张思远的论文中设计了一种板型预紧式力传感器，试图解决上述问题，但其设计的传感器质量体积较大，且上下各有4个安装点，安装时难以保证4个点在同一平面，这将导致传感器测量轴线不垂直于安装面，实际使用仍然较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供克服了传统环形压电传感器测量值随安装状态变化的缺点的一种工程用动态预紧式压电型力传感器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种工程用动态预紧式压电型力传感器，其特征是：包括压电元件、连接块、预紧螺栓，连接块包括第一连接块和第二连接块，两个连接块上设置用于安装预紧螺栓的孔，孔上方设置用于连接设备机脚或安装基础的连接螺孔，压电元件中间设置用于安装预紧螺栓的预紧孔，压电元件通过预紧孔、预紧螺栓安装在第一连接块和第二连接块之间，第一连接块和第二连接块相对于压电元件对阵布置，压电元件引出L5线。

本发明还可以包括：

1、所述的连接块为横截面为六边形的、中心部分中空的六角形体。

本发明的优势在于：本发明传感器整体校准后使用，其测量值不随安装状态的变化而变化，避免了传统环形压电传感器测量值随安装螺栓刚度及预紧力大小变化的缺点，精度大大提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的工程应用实例图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～3，本发明主要由四部分组成，包括连接块2、环形压电元件4、连接块5与预紧螺栓3，其中连接块2与连接块5上有工程用连接螺纹，分别与设备机脚8及基础11连接，且连接块2与连接块5为六角形，便于安装拆卸，连接块2、环形压电元件4及连接块5由预紧螺栓3进行预紧，预紧时预紧螺栓3的螺纹以螺纹胶防松，环形压电元件4采用传统方式封装，电荷由L5线输出。本发明内部虽然也是两条路径传递力，一部分经预紧螺栓3传递，另一部分经压电元件4传递，尽管压电元件4本身只能测量到一部分激励力，但整体校准后传感器的灵敏度得到修正，此时的灵敏度为整个传感器的灵敏度而非压电元件的灵敏度，可以测量出经过整个传感器传递的全部的动态力，测量误差小。

工程应用实例：

本发明使用时，下端以双头螺栓10与基础11或隔振器连接，上端也以双头螺栓7与设备机脚8相连；先安装与基础11或隔振器连接的双头螺栓10，此时可以利用传感器9下端的六角设计进行安装，上端安装与下端安装相同，安装中不可破坏传感器9的预紧。经工程应用，本发明的误差一般小于5%，克服了传统传感器测量中两条路径传力的缺点。