[发明专利]可消除摩擦力影响的张力传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种张力传感器。

背景技术

张力传感器也叫张力检测器，是张力控制过程中，用于测量线材或带材张力值大小变化的仪器，对于常用的应变片型张力传感器，其张力应变片和压缩应变片按照电桥方式连接在一起，当受到外压力时应变片的电阻值也随之改变，改变值的多少将正比于所受张力的大小。

张力传感器的发展已非常成熟，张力传感器的型号及安装形式也分多种。由于张力传感器是通过压缩应变片的形式间接测量张力值的，所以，要获得线材或带材上的拉力值，通常通过张力辊和测张辊形成一定的包角，通过测张辊施加压力，使张力传感器敏感元件产生位移或变形，张力传感器根据应变片电阻值的变化再通过内置信号处理器可计算得到所要测量的拉力值。

现有的成熟的张力传感器，带材或线材只需通过张力辊和测张辊绕出就可测出拉力值。但是张力传感器的测量值是由作用在侧张辊上的压力值间接得到的，那么通过测量计算得到的数值为测张辊两端带材或线材的拉力值，带材或线材再通过张力辊之后，由于摩擦力的影响，其张力值会改变。传感器测量出来显示的张力值为F_N1，则测张辊一端拉绳的拉力为F_N1，拉绳绕过张力辊之后，对于张力辊进行受力分析，设定拉绳与张力辊之间的摩擦力为f，那么根据力的平衡原理可以得到绳末端拉力值F_N2=F_N1+f。当线材或带材通过拉力传感器运动时，f为一个变动的力，摩擦力f的方向与绳与张力辊之间的相对位移有关，传感器无法通过内置信号处理器进行摩擦力的消除。

虽然通过提高张力辊表面加工精度、张力辊与传感器底座之间采用润滑轴承的方式来减少摩擦，但是，对于表面粗糙的待测量材料，或者与张力辊接触面积极大的板带材料，摩擦力的影响远远大于端部轴承自身摩擦阻力的影响，对测量结果产生影响，同样，对于一些超高精度的张力控制系统，已有的张力测量方法不能满足其精度的要求。

发明内容

为了克服现有传感器测量值受摩擦力影响、精度较低的不足，本发明提供了一种可消除摩擦力影响的张力传感器装置，通过测量和计算可自动消除摩擦力的影响，得到更精确的张力值。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可消除摩擦力影响的张力传感器装置，包括两组张力应变片和压缩应变片组成的张力感应组件、内置信号处理器、两根测张辊、三根张力辊以及传感器安装座，所述传感器安装座上并排布置三根张力辊，在两两相邻的张力辊之间设有测张辊，三根张力辊所在直线与两根测张辊所在直线平行，所述测张辊上安装张力感应组件，所述张力感应组件与所述内置信号处理器电连接，所述内置信号处理器包括用以依照两个张力感应组件测得的压力值F_Na、F_Nb计算得到的力F_a、F_b，再通过F_a、F_b计算得到当前张力值F：F=F_b+（F_b-F_a）/2的张力测量模块。

本发明的有益效果为：通过测量和计算可自动消除摩擦力的影响，得到更精确的张力值。

附图说明

图1是可消除摩擦力影响的张力传感器装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1，一种可消除摩擦力影响的张力传感器装置，包括两组张力应变片和压缩应变片组成的张力感应组件、内置信号处理器、两根测张辊、三根张力辊以及传感器安装座，所述传感器安装座上并排布置三根张力辊，在两两相邻的张力辊之间设有测张辊，三根张力辊所在直线与两根测张辊所在直线平行，所述测张辊上安装张力感应组件，所述张力感应组件与所述内置信号处理器电连接，所述内置信号处理器包括用以依照两个张力感应组件得到的力F_a、F_b，计算得到当前张力值F：F=F_b+（F_b-F_a）/2的张力测量模块。

本实施例中，基于上述张力传感器装置实现了可消除摩擦力影响的张力传感器得到准确的张力值的测量方法，包含以下步骤：

(1)、根据应变片电阻值的变化得到测张辊上压力的大小F_N