[发明专利]电子力敏载荷元件

说明书

本发明涉及一种力敏载荷元件，尤其涉及一种电子力敏载荷元件，其中待测量的由弯曲引起的应变是由纯剪力产生的。

人们早就熟知，应用电应变片将所产生的应变精确地变换成相关的电阻抗的变化，可测出梁、柱、隔板等构件中由载荷引起的弹性应变。导线、金属薄片以及半导体被广泛应用于此类变送装置中，能造得很小，适合于安装在这种变送装置的面积较小的表面上。

一般地，变送器被设计和制造成独立的构件，以满足各种装置的需要，但是通常只有当施加的负荷仔细地对准预定的轴中心线时，这些变送器才能精确地响应。在小尺寸的变送单元中，常使用纵向隔板来消除不希望有的横向偏移。在较大的变送组合中，例如在笨重的秤台或者类似物中，潜在的不良侧力可能由有时被称为挠曲杆或支承杆的坚固但有些弹性的构件所阻隔。在这些装置中设置有可挠曲的导向装置，这些导向装置实际上平行于载荷元件或变送器。在这类特别设计的载荷元件中，传感器的临界弹性特性因类似的挠曲件或支承杆而改变，这些部件不稳定的或非线性的工作状况可以大大降低测定精度和线性度。最近，有些载荷元件已经使用了力敏谐振器，根据施加的负荷测量频率输出。

然而，上述这些已有技术的载荷元件由于滞弹性出蠕变和静态应变滞后而受到分辨率的限制，当载荷元件的曲件中剪切应力小于弯曲应力时，这种情况特别明显。而且，在这些已有技术的载荷元件中，必须由电桥电路的平衡来补偿不同于待测量力的侧力和影响。电桥电路的平衡要求应变片的位置精确，也要求所有应变片的传感系数相等。为了补偿这些误差，通常要专门加工这些已有技术的载荷元件。

本发明的总目的是提供一种新颖的和经改进的电子力敏载荷元件，该元件产生的输出信号与不需要的信息和因负荷力位置变化引起的干扰高度分离。

本发明的另一个目的是提供一种电子力敏元件，该元件减少了滞弹性蠕变和静态应变滞后的影响。

为实现本发明，载荷元件的结构形成对称分布的水平和垂直刚性件，它们通过弯曲部相互连接，使载荷元件形成平行四边形。在本发明的一个实施例中，垂直曲杆延伸在平行四边形水平件之间，并牢固地与平行四边形水平件相连。应变片粘附在曲杆上，当平行四边形的一个垂直件固定以及负荷垂直施加于另一垂直件时，载荷元件将根据真正的剪力变形成平行四边形。该剪切变形传递给曲杆，曲杆也将弹性变形。应变片包括在惠斯顿电桥电路内。当电桥电路被电激励后，电桥电路输出的信号将测量曲杆内由纯剪力之类负荷力所产生的应变，而与载荷元件上施加负荷的位置无关。

在本发明的另一个实施例中，曲杆水平设置在载荷元件的垂直件之间，并延伸在载荷元件的垂直件之间。在本发明的又一个实施例中，偏移的垂直杆件连接到载荷元件的水平件上。力敏谐振件连接在偏移的杆件上，并且根据施加的负荷测量谐振件的频率输出。

图1是本新颖的载荷元件装置的一个实施例的透视图;

图2是载荷元件装置的侧视图，图示了夸大的负荷条件，以示出负荷动态情况;

图3是示出图1和图2的曲杆另一方案的局部视图;

图4是图示图1和图2的曲杆的又一方案的局部视图;

图5是示出载荷元件装置另一实施例的视图;

图5a是图5的载荷元件装置的透视图;

图6是示出了图5的载荷元件装置的又一方案的视图;

图7是载荷元件装置另一个实施例的视图;

图8示出了载荷元件装置的另一个实施例;

图9是示出图8的曲杆的另一个实施例的局部视图;

图10示出了新颖的载荷元件装置的又一个实施例;

图11示出了载荷元件装置的又一个实施例;

图12是用于某些载荷元件装置的实施例的惠斯顿电桥电路的示意图;

图13是载荷元件装置作敏感谐振器使用时的电路的框图;

图14是示出载荷元件装置不同实施例的视图;和

图15是示出载荷元件装置另一实施例的视图。

现在参见附图，特别是图1和图2，将看到一新颖的电子力敏载荷元件装置，由参考号10标出。电子载荷元件装置10包括一载荷元件构件11，最好由合适的金属如铝或者类似金属机械加工而成。载荷元件构件11呈矩形构造，包括垂直件12、垂直件13、上水平件14和下水平件15。垂直件12和13相对平行设置，上水平件和下水平件也相对平行设置。

上水平件14和垂直件12和13之间的接合处被挖掉一部分，形成弯曲部16。相似地，下水平件15和垂直件12和13之间的接合处也被挖掉一部分，形成弯曲部17。