預(yù)緊力可調(diào)節(jié)組合式壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種傳感器，特別指用于各領(lǐng)域中大量程、高精度壓力測(cè)量的壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的壓力傳感器，通常大量程傳感器對(duì)小力值測(cè)量的絕對(duì)誤差較大，而小量程傳感器雖然測(cè)量精度較高，但測(cè)量范圍有限，過載時(shí)發(fā)生破壞。在實(shí)際測(cè)量過程中，既需要傳感器有較大的測(cè)量范圍又需要對(duì)小力值的精確測(cè)量?，F(xiàn)已研制的一種可適用于不同量程和測(cè)量精度的組合型壓力傳感器在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)良好，但是在小力值測(cè)量過程中預(yù)緊力的力值固定，不便于針對(duì)測(cè)量任務(wù)調(diào)整。因此，改進(jìn)一種預(yù)緊力裝置，使其達(dá)到根據(jù)需要調(diào)節(jié)預(yù)緊力力值的作用，以改善傳感器在小量程內(nèi)的動(dòng)態(tài)特性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種壓力傳感器，這種壓力傳感器在進(jìn)行大量程、高精度的動(dòng)態(tài)力測(cè)量時(shí)通過調(diào)節(jié)預(yù)緊力的力值，來改善傳感器在小量程內(nèi)的動(dòng)態(tài)特性。
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題由如下方案來實(shí)現(xiàn):如圖1所示，預(yù)緊力可調(diào)節(jié)組合式壓力傳感器主要結(jié)構(gòu)是小量程傳感器(I)和大量程傳感器(2)通過級(jí)聯(lián)螺栓(4)連接，兩傳感器中間夾置止停套筒(5)，在止停套筒內(nèi)、小量程傳感器上加入一預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置(由彈簧出)、預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置套筒(7)、預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置頂帽(8)以及限位螺釘(9)組成)。壓頭下端(11)置于預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置內(nèi)并通過頂帽壓緊彈簧，壓頭上端(10)露在套筒外與套筒一同起到小量程傳感器過載保護(hù)作用。如圖2所示，預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)為預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置頂帽(8)與預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置套筒(7)通過細(xì)牙螺紋進(jìn)行連接，彈簧(6)壓縮高度由預(yù)緊力裝置頂帽旋入預(yù)緊力裝置套筒的深度決定，深度越大則彈簧壓縮量越大、預(yù)緊力越大。預(yù)緊力裝置套筒外側(cè)刻有刻度尺，方便精確調(diào)整預(yù)緊力裝置頂帽旋入深度，當(dāng)頂帽旋入深度到達(dá)指定位置，再通過限位螺釘(9)鎖死預(yù)緊力裝置頂帽，使預(yù)緊力裝置頂帽不能再旋入旋出。預(yù)緊力可由彈簧剛度及壓縮量計(jì)算得到。根據(jù)測(cè)量任務(wù)，靈活設(shè)定預(yù)緊力大小(測(cè)量力值未達(dá)預(yù)緊力時(shí)，壓力在小傳感器中剛性傳播可視為靜態(tài)測(cè)量；測(cè)量力值大于預(yù)緊力時(shí)彈簧開始?jí)嚎s)，減小測(cè)量初始階段彈簧振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高小量程內(nèi)的測(cè)量精度。
[0005]本壓力傳感器工作原理為:壓頭上端(10)軸向受力，設(shè)力值為F，當(dāng)力值F小于預(yù)緊力力值時(shí)，由于彈簧有預(yù)緊力作用，彈簧不會(huì)壓縮，力相當(dāng)于剛性傳遞到小量程傳感器
(I)，測(cè)量讀數(shù)以小量程傳感器(I)的輸出數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，此時(shí)小力值測(cè)量可視為靜態(tài)測(cè)量，測(cè)量精度高；力值F增大超過預(yù)緊力力值且小于小傳感器量程時(shí)，彈簧開始?jí)嚎s，測(cè)量讀數(shù)仍以小量程傳感器(I)的輸出數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；力值F繼續(xù)增大超過小傳感器量程時(shí)壓頭上端(10)與止停套筒(5)接觸，此時(shí)，小量程傳感器(I)上受到的壓力不再繼續(xù)增加而受到保護(hù)，此時(shí)測(cè)力讀數(shù)以大量程傳感器(2)為準(zhǔn)。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:可靈活調(diào)節(jié)預(yù)緊力的大小。由實(shí)驗(yàn)可知預(yù)緊力在小量程內(nèi)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)影響較大，加載力大于預(yù)緊力時(shí)小量程傳感器的輸出存在輸入延遲。預(yù)緊力過小，產(chǎn)生延遲的測(cè)量范圍大，彈簧的振動(dòng)影響測(cè)量精度，此動(dòng)態(tài)性能差；預(yù)緊力過大，如果超過了小傳感器的量程，小量程傳感器長期處于過載狀態(tài)容易導(dǎo)致?lián)p壞。所以需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)預(yù)緊力的大小。
【附圖說明】
[0007]圖1是帶預(yù)緊力壓力傳感器的裝配圖。其中:1小量程傳感器，2大量程傳感器，3底座，4級(jí)聯(lián)螺栓，5止停套筒，6彈簧，7預(yù)緊力裝置套筒，8預(yù)緊力裝置頂帽，9限位螺釘，10壓頭上?而，11壓頭下立而。
[0008]圖2是預(yù)緊力裝置的裝配圖。其中:6彈簧，7預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置套筒，8預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置頂帽，9限位螺釘。
【具體實(shí)施方式】
[0009]根據(jù)測(cè)量任務(wù)，首先根據(jù)彈簧剛度及預(yù)緊力力值大小計(jì)算預(yù)緊力裝置頂帽旋入深度。然后調(diào)節(jié)預(yù)緊力裝置頂帽使其旋入到預(yù)緊力裝置套筒外側(cè)指定刻度。最后鎖死限位螺釘?？梢赃M(jìn)行測(cè)量。
[0010]現(xiàn)舉例說明如下:
[0011]有一個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)壓力測(cè)量任務(wù)，已知火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的最大壓力為100ΚΝ。假設(shè)選用一款最大量程為100ΚΝ的壓力傳感器，該傳感器的誤差率為1%。，則該傳感器的最大測(cè)量誤差是100Ν，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾壓力的測(cè)量是不夠精確的。
[0012]對(duì)此采用本壓力傳感器進(jìn)行測(cè)量，分別選用100ΚΝ大量程傳感器和IKN小量程傳感器各一個(gè)進(jìn)行組合，并假設(shè)兩傳感器的最大誤差率均為1%。，為了使小量程傳感器在IKN?100ΚΝ的測(cè)量范圍內(nèi)受到保護(hù)，需要合理選擇彈簧剛度K和長度L。假設(shè)預(yù)緊力使彈簧壓縮10mm，止停間隙2mm，相當(dāng)于彈簧最大壓縮量為12mm時(shí)達(dá)到的彈力IKN左右(計(jì)算時(shí)用比IKN略小的值計(jì)算)，從而彈簧裝置的彈簧剛度可選為K = 80N/mm。
[0013]由傳感器性能與實(shí)驗(yàn)可知，動(dòng)態(tài)力測(cè)量精度小于靜態(tài)力測(cè)量精度，且彈簧壓縮會(huì)產(chǎn)生輸入延遲。預(yù)緊力力值的選擇應(yīng)當(dāng)小于小傳感器量程且盡量大(但不可能達(dá)到小傳感器量程，否則彈簧壓縮，小傳感器過載)，從而保證小量程測(cè)量精度不因彈簧振動(dòng)產(chǎn)生過大影響，所測(cè)壓力在預(yù)緊力力值范圍內(nèi)(實(shí)際操作盡量提高預(yù)緊力力值)也不會(huì)存在輸入延遲。這也是預(yù)緊力調(diào)節(jié)的主要目的。
[0014]實(shí)際操作設(shè)預(yù)緊力為小量程傳感器量程的70%，則預(yù)緊力大小為700N。由彈簧剛度80N/mm及預(yù)緊力700N可知，彈簧壓縮量約為9_。則旋入頂帽至9mm刻度處，再鎖死限位螺釘。可以進(jìn)行測(cè)量。
[0015]此時(shí)所測(cè)壓力力值在預(yù)緊力700N范圍內(nèi)，彈簧不發(fā)生變形，壓力在整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)剛性傳播，不受彈簧振動(dòng)影響，小量程傳感器可視為靜態(tài)測(cè)量，根據(jù)小量程傳感器最大誤差率I %。，可知絕對(duì)誤差為0.7N。
[0016]由示例所述可知，本傳感器的綜合精度大大提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.預(yù)緊力可調(diào)節(jié)組合式壓力傳感器，其特征是:小量程傳感器(I)和大量程傳感器(2)通過級(jí)聯(lián)螺栓(4)連接，兩傳感器中間夾置止停套筒(5)，在止停套筒內(nèi)、小量程傳感器上加入一預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置，壓頭下端(11)置于預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置內(nèi)并通過頂帽壓緊彈簧，壓頭上端(10)露在套筒外與套筒一同起到小量程傳感器過載保護(hù)作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置，其特征是:彈簧(6)置于預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置套筒(7)與預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置頂帽(8)之間；預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置套筒與預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置頂帽通過細(xì)牙螺紋進(jìn)行連接；預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置頂帽上設(shè)置兩顆限位螺釘(9)，與預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置套筒壁頂端一起對(duì)預(yù)緊彈簧的壓縮量起到限位作用；同時(shí)預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置套筒壁外側(cè)刻有刻度尺，精確調(diào)整預(yù)緊力力值。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種預(yù)緊力可調(diào)節(jié)組合式壓力傳感器，主要結(jié)構(gòu)是小量程傳感器(1)和大量程傳感器(2)通過級(jí)聯(lián)螺栓(4)連接，兩傳感器中間夾置止停套筒(5)，在止停套筒內(nèi)加入一預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置由彈簧(6)、預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置套筒(7)、預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置頂帽(8)以及限位螺釘(9)組成。壓頭上端(10)露在套筒外與套筒一同起到小量程傳感器過載保護(hù)作用，壓頭下端(11)置于預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置內(nèi)并通過預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置頂帽壓緊彈簧。預(yù)緊力調(diào)節(jié)裝置通過限位螺釘，使頂帽到達(dá)預(yù)緊力裝置套筒外側(cè)指定刻度調(diào)節(jié)預(yù)緊力大小。根據(jù)測(cè)量任務(wù)，靈活設(shè)定預(yù)緊力大小，減小測(cè)量初始階段振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高對(duì)小量程范圍內(nèi)的測(cè)量精度。
【IPC分類】G01L19/00
【公開號(hào)】CN204881966
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520425329
【發(fā)明人】李陽, 李海濱
【申請(qǐng)人】內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月19日