[实用新型]一种标量力传感器弹性体结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及应变式力学传感器弹性体，具体地讲是一种标量力传感器弹性体结构。

背景技术

在测量旋转物体的法向力的时候，往往只需要测量所受力的大小，而对力的方向不做要求，即只对力的标量进行测量。例如，在风力发电机工作时，要测量其所受推力大小，由于机头方向要始终正对着风的来向。在风向不定时，机头方向就会不断变动，推力方向就无法确定。如果用传统的单分量传感器，传感器就必须集成在风力发电机上，随风力发电机一起转动，才能测量出推力。这样传感器自身重量产生的惯性矩会影响风力发电机运行，而且风机也没有足够的空间用以安装传感器，使测量工作变得困难。另外，测量时传感器必须保证足够的刚度，而刚度大，产生的应变就小，导致测量精确度不高。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种标量力传感器弹性体结构，具有该弹性体结构的传感器，不管风向如何变化，都能准确测量标量力，且满足高刚度的要求。

实现本实用新型的技术方案是：一种标量力传感器弹性体结构，包括下框、上框、支撑梁、支撑台和应变梁；所述支撑梁下端与下框上表面连接，其上端与上框下表面连接；所述支撑台下表面连接下框上表面；所述应变梁下端与支撑台上表面连接，其上端与上框下表面连接。

所述支撑台周围均匀安装有多根支撑梁。

所述支撑梁最好为四根。

所述支撑台上表面与上框之间安装有多跟均匀布置的应变梁。

所述应变梁最好为四根。

所述应变梁与上框下表面、支撑台上表面垂直。

所述下框、上框、支撑梁、支撑台和应变梁由整块金属加工而成。

本实用新型的有益效果是：

1、可以实现不同方向变量力的测量；不管推力F从哪个方向来，都能分解成F₁和F₂，而这两个力都是能通过贴在前后方向和左右方向的应变片直接测量的，这样风力发电机工作时，无论风向如何变化，所受推力的大小始终为F=（F₁²+F₂²）^1/2，方便实现推力标量的测量。

2、测量精度高且弹性体刚度大；使用时下框固定，上框受力产生位移，由于支撑梁和应变梁上端都与上框相连，即支撑梁和应变梁的上端产生的位移是一样的，连接上框和下框的支撑梁和应变梁就会产生变形，即形成应变。支撑台由于本身刚度较大，产生变形可以相对可以忽略。这时支撑梁和应变梁产生的相对位移是相等的，但由于支撑梁长度要大于应变梁，因此应变梁可以产生相对较大应变。支撑梁刚度远大于应变梁，实现了在保证整个传感器弹性体的高刚度的同时，又能实现高精度测量。

3、由于无论风向怎样变化，用本实用新型的传感器都能通过F₁和F₂得到所要测量的力F的大小，就不需要将传感器安装在风力发电机上随其一起转动。这样就解决了用传统的单分量传感器测量时，传感器自身重量产生的惯性矩对风力发电机运行的影响。

4、本实用新型结构简单，加工方便。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图；

图2为标量力的分解测量示意图；

图3为本实用新型工作状态示意图。

图中标号，1—下框，2—支撑台，3—支撑梁，4—应变梁，5—上框，6—测力传感器，F—推力，F₁、F₂—F的分力。

具体实施方案

如图1所示，一种标量力传感器弹性体结构，包括下框1、上框5、支撑梁3、支撑台2和应变梁4，由整块金属加工而成；所述支撑梁3下端与下框1上表面连接，其上端与上框5下表面连接；所述支撑台2下表面连接下框1上表面；所述应变梁4下端与支撑台2上表面连接，其上端与上框5下表面连接。所述支撑台2周围均匀布置有四根支撑梁3。所述支撑台2上表面与上框之间安装有四根均匀布置的应变梁4。

如图2所示，具有标量力传感器弹性体结构的测力传感器6其实为一个二维力传感器，二维传感器分别测量出各自方向所受力的大小F₁、F₂，这样风力发电机工作时，无论风向如何变化，所受推力的大小始终为F=（F₁²+F₂²）^1/2。