[发明专利]集装箱专用拉力传感器及系统

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体地，涉及集装箱专用拉力传感器及系统。

背景技术

拉力传感器又叫电阻应变式传感器，隶属于称重传感器系列，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置，它使用两个拉力传递部分传力，在其结构中含有力敏器件和两个拉力传递部分，在力敏器件中含有压电片、压电片垫片，后者含有基板部分和边缘传力部分。拉力传感器的原理是利用弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而实现完成了将外力变换为电信号的过程。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种集装箱专用拉力传感器及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种集装箱专用拉力传感器，包括梁体、电阻应变片，其中，在梁体上设置有至少两个相应的盲孔，相应的两个盲孔之间同轴且位于梁体的两侧，相应的两个盲孔所在区域的梁体形成工字梁，电阻应变片粘贴在盲孔的两侧。

优选地，所述电阻应变片为双应变片的电阻应变片。

优选地，所述工字梁为矩形工字梁结构。

优选地，所述相应的盲孔位于梁体的中部。

根据本发明的另一个方面，还提供一种集装箱专用拉力传感系统，包括上述的集装箱专用拉力传感器、以及起吊旋转装置，其中，集装箱专用拉力传感器安装于起吊旋转装置。

优选地，起吊旋转装置的四角均安装有所述集装箱专用拉力传感器。

与现有技术相比，本发明提供的集装箱专用拉力传感器采用高精度电阻式应变片为敏感元件，具有精度高、稳定性好、温度系数低等特点。集装箱专用拉力传感器结构采用矩形工字梁结构，剪切力在工字形截面中的应力分布比较均匀。电阻应变片粘贴在拉力传感器中部的盲孔中部，其四个应变片的电阻变化基本相同。这大大提高了传感器的线性，因此传感器具有较高的精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出半桥型应变片；

图2示出工作电桥；

图3示出集装箱专用拉力传感器的结构示意图；

图4示出两端受力集中拉伸或载荷柱式梁的力学模型示意图；

图5示出工字梁结构的应变区位置及应力分布；

图6示出集装箱专用拉力传感系统的结构示意图。

图中：

1为集装箱专用拉力传感器；

2为起吊旋转装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

1、基本原理

本发明提供的集装箱专用拉力传感器的基本原理类同于一般应变式传感器，但在本实施例中采用了两个双应变片的电阻应变片，粘贴在盲孔的中部。半桥型应变片如图1所示。

传感器在工作时，应变片中电阻R₁如受正剪切力，电阻那R₂受负剪切力，而另一个双应变片中的电阻R₃受正剪切力，电阻R₄受负剪切力，如图2组成工作电桥，当在1、3端加上一个电压，则在2、4两端之间有一个正比例的电压输出。

2、结构设计

集装箱专用拉力传感器的结构图3所示。从图3中可以看出这是一个圆柱型梁并在梁两侧适当位置加工了两个盲孔，这样将圆柱型梁变成了工字梁，这一变化避免了矩形梁寄生应力，使应力的工字梁区均匀一致，这就大大提高了传感器的精度。

3、受力分析

①集装箱专用拉力传感器可简化成两端受力集中拉伸或载荷柱式梁，力学模型如图4所示。

②中间受力载荷作用的柱式梁应力计算

S=PA]]>

其中，S表示静距，P表示张拉力，A表示公称面积。

③梁的剪应力及剪应变计算