[发明专利]一种设置预紧力的盒式天平及测量方法

说明书

本发明公开了一种设置预紧力的盒式天平，包括浮动平台、固定平台、设置于浮力平台和固定平台之间测量浮动平台受力的测力单元、与浮动平台连接的预紧力施加装置，浮动平台位于固定平台上方，所述预紧力施加装置包括若干牵引绳、导向组件及配重块，牵引绳一端与浮动平台连接，另一端经过导向组件导向后与配重块连接，将配重块的重力转换为对浮动平台不同方向的预紧力。该盒式天平能够实现将实验对象的自重N或想要配平的载荷与所要测量的外载荷F进行分离，使得测力单元可以更加精准的测得所受载荷的大小，防止测力单元受到过大载荷时发生损坏。该盒式天平精度高、结构简单、结构解耦彻底。本发明还公开了一种设置预紧力的盒式天平的测量方法。

技术领域

本发明涉及力学测力传感器，具体是涉及一种设置预紧力的盒式天平及其测量方法。

背景技术

盒式天平一般由浮动平台、固定平台、测力单元组成。基本原理是受外载荷的实验对象安置在浮动平台上，浮动平台受力后，由于测力单元与浮动平台相连，浮动平台将受到的力传送到测力单元中，从而测量出盒式天平上载荷(N+F)的大小，但是这个载荷是包含了实验对象的自重N。如果实验对象的自重N过大，就需要大量程的测力单元来进行测量，会导致测力单元测力不准确。(例如，实验对象重100KG，外载荷为10KG时，盒式天平的测力单元量程就需要选择110KG左右，但实际的测力载荷范围只占不到测量量程的百分之十。)此外，自重大对其它方向的测力干扰也很大。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种将实验对象的自重N或想要配平的载荷，通过设置预紧力进行配平的多分量盒式天平。

本发明还提供上述盒式天平的测量方法。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种设置预紧力的盒式天平，包括浮动平台、固定平台、设置于浮力平台和固定平台之间测量浮动平台受力的测力单元，还包括与浮动平台连接的预紧力施加装置，所述浮动平台位于固定平台上方，所述预紧力施加装置包括若干牵引绳、导向组件及配重块，所述牵引绳一端与浮动平台连接，另一端经过导向组件导向后与配重块连接，将配重块的重力转换为对浮动平台不同方向的预紧力。

有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是能够实现将实验对象的自重N或想要配平的载荷与所要测量的外载荷F进行分离，使得盒式天平的测力单元可以更加精准的测得所受载荷的大小，并且也防止了测力单元受到过大载荷时发生损坏。该盒式天平精度高、结构简单、使用方便、预紧力可调、结构解耦彻底。

进一步的，所述测力单元包括测量Y方向受力和力矩的Y方向测力单元、测量X方向受力和力矩X方向测力单元、测量Z方向受力和力矩Z方向测力单元，X方向、Y方向、Z方向为空间直角坐标系中坐标轴的三个方向，其中Y方向的正方向沿重力方向向上。

进一步的，所述导向组件包括若干滑轮。

进一步的，所述滑轮设置于浮动平台重心上方，牵引绳一端固定连接于浮动平台，且牵引绳延伸方向经过浮动平台的重心，牵引绳另一端过滑轮连接配重块，牵引绳向浮动平台提供竖直向上的预紧力。

进一步的，所述导向组件与浮动平台、固定平台、测力单元不连接。

一种上述盒式天平的测量方法，包括以下步骤：

(1)预设实验对象需要配平的力及力的方向；

(2)固定导向组件，将牵引绳对浮动平台预紧力的方向调整到与步骤(1)中预设力的方向相反；

(3)将实验对象放置在浮动平台上，同时牵引绳连接配重块，使牵引绳对浮动平台的预紧力与步骤(1)中预设的力相等；

(4)对实验对象施加外载荷；

(5)测力单元测量外载荷对实验对象各方向的载荷分量。

附图说明

图1是为本发明的盒式天平的结构示意图；