[发明专利]带预紧力压力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器，特别指用于各领域中大量程、高精度压力测量的压力传感器。

背景技术

现有的压力传感器，通常大量程传感器对小力值测量的绝对误差较大，而小量程传感器虽然测量精度较高，但当过载时会发生破坏。在实际测量过程中，既需要传感器有较大的测量范围又需要对小力值的精确测量。为此一些研究者采用整体式结构将大、小量程测力元件整合在一个弹性体上以实现上述应用目的。但此种传感器制造成本高，且一个传感器只能针对某一类测量问题。还有一些科研单位将两个不同量程传感器串联，中间安装止停装置，止停装置依靠止停间隙实现，间隙量由小量程传感器弹性体额定变形量确定，间隙量微小，不易加工，测量精度难保证。因而，研制一种根据需要，可适用于不同量程和测量精度的压力传感器是符合实际测量需求的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种压力传感器，这种压力传感器将两种不同量程的压力传感器进行有机组合来实现大量程、高精度测量。

本发明要解决的技术问题由如下方案来实现：压力传感器，由两只大、小不同量程传感器2、5组合而成，主要结构是大量程传感器2与小量程传感器5通过级联螺栓3连接，两传感器中间夹置止停套筒4，在套筒底部刚性连接小量程传感器5，小量程传感器上加一弹簧装置6，弹簧装置6顶端连接止停挡板8。

本发明专利还包括如下方案：小量程传感器可以更换，更换后可根据量程重新调节预紧力，并需保证预紧力加上弹簧刚度乘间隙量不超过小量程传感器额定载荷。

本压力传感器工作原理为：设止停挡板8受力为F，当力值比较小的时候，由于弹簧有预紧力，弹簧不会压缩，力相当于通过一个刚性体传递到小量程传感器5，此时测量读数以小量程传感器5的输出数据为准，测量精度高；力值F增大超过预紧力时弹簧压缩至止停挡板8与止停套筒4上的大螺帽7接触，此时，小量程传感器5上受到的压力不再继续增加而受到保护。此后，测力读数以大量程传感器2为准，从而实现大量程测量。在实际测量时，为避免因数据采集的切换而增加电控装置，可在线同时对大、小量程传感器的数据进行采集，然后再根据两路输出数据情况，离线确定所采用传感器的输出值。预紧力至小量程传感器量程的这一段数据曲线可以根据之前、之后的数据拟合而成，因为这一数据段不准确。只要预紧力大小足够接近小量程传感器最大量程，这一数据段就可以很小，相比于应用单纯弹簧放大止停间隙时，小量程传感器的整个量程都不准确，要精确的多。

本发明的优点是：1、根据测量需要可组装成不同量程和测量精度的压力传感器，拆装方便、使用灵活。2、无需额外增加电子控制装置，测量系统可靠性高。3、解决了用弹簧来放大止停间隙时，由弹簧振动所带来的测量误差。

附图说明

图1是带预紧力压力传感器的装配图。

图2是弹簧装置6的结构图。

图中1.底座，2.大量程传感器，3.级联螺栓，4.止停套筒，5.小量程传感器，6.弹簧装置，7.大螺帽，8.止停挡板。

具体实施方式

下面结合附图举例实施：如图1所示，本压力传感器由两只现有不同量程的大、小压力传感器2、5组合构成。将大量程传感器2与小量程传感器5通过级联螺栓3连接在一起，两传感器中间夹置止停套筒4，小量程传感器5上刚性连接弹簧装置6，其顶端再连接止停挡板8。

现举例说明：有一个火箭发动机推力测量任务，已知火箭发动机的最大推力为100KN。假设选用一款最大量程为100KN的压力传感器，该大量程传感器的相对误差为1‰，则该大量程传感器的最大测量误差是100N，这对发动机的尾推力的测量是不够精确的。对此采用本压力传感器进行测量，分别选用100KN大量程传感器2和1KN小量程传感器5各一个进行组合，并假设两传感器的最大误差均为1‰、零件间的摩擦系数为0.01、零件间的最大滑动法向压力为10N，则该测量系统在0～1KN测量范围内最大测量误差为：1000×1‰+10×0.01=1.1N。为了使小量程传感器5在1KN～100KN的测量范围内受到保护，需要合理选择弹簧刚度K和长度L。假设弹簧自由长度58MM，预紧10MM，止停间隙1～2MM，相当于弹簧最大压缩量为11～12MM时达到的弹力1KN左右(计算时用比1KN略小的值计算)，所以刚度选值范围为83～90N／MM，从而弹簧装置4的弹簧刚度应选为K=88N／MM。