本實用新型涉及一種大力值數字式力傳感器。

背景技術：

目前，傳統的柱式傳感器，應變計粘貼在柱式結構彈性體外壁上，由于其自身測量結構原理的缺陷使的傳感器靈敏度輸出與軸向應變不成正比例關系，由此帶來傳感器的非線性誤差。制作過程中需要用半導體應變片來補償這種非線性，同時還需制作支撐膜片，使傳感器兩端做出球面，將面接觸改為點接觸，只有這樣才能滿足技術指標要求。這對于500t以上大力值傳感器而言，除生產工藝的復雜性外，上述結構容易失穩，不適用大力值的承載力測量。同時，傳統的大量程模擬柱式傳感器信號傳輸距離短，僅有幾十米。

技術實現要素：

本實用新型為了克服以上技術的不足，提供了一種可以遠距離高精度測量的大力值數字式力傳感器。

本實用新型克服其技術問題所采用的技術方案是：

一種大力值數字式力傳感器，包括：呈筒體結構且上下端開口的護套、豎直位于護套中的彈性體、密封焊接于護套下端開口處的底座板Ⅰ、分別固定于護套兩側的接線盒Ⅰ及接線盒Ⅱ、設置于接線盒Ⅰ中的電池盒以及設置于接線盒Ⅱ中的設有惠斯通電橋的電路板，所述彈性體頂端位于護套上端開口的外側且其成球頭結構，彈性體的下端通過螺紋緊固件與底座板Ⅰ相連，所述彈性體與護套的上端開口處通過密封裝置密封連接，位于護套內的彈性體上沿軸向設置有長孔，應變計以及半導體補償片）設置于長孔中，位于護套內的彈性體上安裝有溫感電阻器，所述，應變計、半導體補償片、溫感電阻器以及電池盒均連接于電路板，所述接線盒Ⅰ外端開口處固定有蓋板Ⅰ，所述接線盒Ⅱ的外端開口處固定有蓋板Ⅱ。

上述密封裝置包括圓環形的膜片和膜環，所述彈性體插裝于膜環的內孔且相互密封焊接固定，所述膜環插裝于膜片的內孔中且相互密封焊接固定，所述膜環的外圈插裝于護套的上端開口處，且相互密封焊接固定。

為了起到過載保護作用，還包括設置于彈性體與底座板Ⅰ之間的底座板Ⅱ，所述底座板Ⅱ的下端面與底座板Ⅰ的上端面相接觸，所述底座板Ⅱ的上端面與彈性體的下端面相接觸，所述底座板Ⅱ的抗壓強度小于底座板Ⅰ的抗壓強度。

為了提高密封性，上述接線盒Ⅰ與護套、接線盒Ⅱ與護套的連接部位、接線盒Ⅰ與蓋板Ⅰ的連接部位以及接線盒Ⅱ與蓋板Ⅱ的連接部位分別設置有密封膠層。

為了提高密封性，上述長孔內設置有涂膠層，所述涂膠層將應變計以及半導體補償片密封于長孔內。

為了實現信號的無線傳輸，還包括固定于護套外側的無線發射模塊，所述無線發射模塊連接于電路板。

為了提高密封性，上述底座板Ⅱ與彈性體及護套內壁之間設置有涂膠層。

上述彈性體采用如下步驟制成：

a)彈性體經車床車削成型后，進入氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉及水按照1:2:0.3:5的比例配成的堿性溶液中浸泡20-30分鐘；

b)將經堿性溶液浸泡后的彈性體放入濃度為70%-85%的硫酸溶液中浸泡5-8分鐘；

c)利用噴砂機對彈性體的外表面進行噴砂，彈性體的外表面形成若干15-20μm的凹陷槽；

d)將40CrNiMoA材料粉末與硅膠的混合液填充至凹陷槽中；

e)將彈性體外表面電鍍形成材料為40CrNiMoA的金屬層；

f) 將彈性體加熱至1200℃，并保溫2-3分鐘；

g)將加熱后的彈性體冷卻至自然溫度。

本實用新型的有益效果是：利用長孔的應力集中改變傳統柱式彈性體的應力分布，使其軸向及橫向的變形一致，從而達到改善非線性誤差的目的，應變計測量的形變值通過電路板上的惠斯通電橋，最終實現500t以上大力值的力的測量。由于電池盒封閉設置于接線盒Ⅰ中，電路板封閉設置于接線盒Ⅱ中彈性體下端與底座板Ⅰ密封焊接，其上端開口處通過密封裝置與彈性體密封連接，從而整個大力值數字式力傳感器的密封性能良好，有效提高了防水防腐蝕的效果。溫感電阻器通過進行高低溫循環和程序控制，檢測并確定出應變計需要進行零點和溫度零點補償的具體數值，從而實現了應變計的溫度性能的高精度控制。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖中，1.護套 2.彈性體 3.長孔 4.應變計 5.半導體補償片 6.接線盒Ⅰ 7.蓋板Ⅰ 8.電池盒 9.接線盒Ⅱ 10.蓋板Ⅱ 11.電路板 12.溫感電阻器 13.膜片 14.膜環 15.底座板Ⅰ 16.底座板Ⅱ 17.涂膠層。

具體實施方式

下面結合附圖1對本實用新型做進一步說明。

一種大力值數字式力傳感器，包括：呈筒體結構且上下端開口的護套1、豎直位于護套1中的彈性體2、密封焊接于護套1下端開口處的底座板Ⅰ 15、分別固定于護套1兩側的接線盒Ⅰ 6及接線盒Ⅱ 9、設置于接線盒Ⅰ 6中的電池盒8以及設置于接線盒Ⅱ 9中的設有惠斯通電橋的電路板11，彈性體2頂端位于護套1上端開口的外側且其成球頭結構，彈性體2的下端通過螺紋緊固件與底座板Ⅰ 15相連，彈性體2與護套1的上端開口處通過密封裝置密封連接，位于護套1內的彈性體2上沿軸向設置有長孔3，應變計4以及半導體補償片5設置于長孔3中，位于護套1內的彈性體2上安裝有溫感電阻器12，應變計4、半導體補償片5、溫感電阻器12以及電池盒8均連接于電路板11，接線盒Ⅰ 6外端開口處固定有蓋板Ⅰ 7，接線盒Ⅱ 9的外端開口處固定有蓋板Ⅱ 10。由于應變計4以及半導體補償片5設置于長孔3內，因此當彈性體2受到壓力時，利用長孔3的應力集中改變傳統柱式彈性體的應力分布，使其軸向及橫向的變形一致，從而達到改善非線性誤差的目的，應變計4測量的形變值通過電路板11上的惠斯通電橋，最終實現500t以上大力值的力的測量。由于電池盒8封閉設置于接線盒Ⅰ 6中，電路板11封閉設置于接線盒Ⅱ 9中彈性體2下端與底座板Ⅰ 15密封焊接，其上端開口處通過密封裝置與彈性體2密封連接，從而整個大力值數字式力傳感器的密封性能良好，有效提高了防水防腐蝕的效果。溫感電阻器12通過進行高低溫循環和程序控制，檢測并確定出應變計需要進行零點和溫度零點補償的具體數值，從而實現了應變計的溫度性能的高精度控制。

密封裝置可以為如下結構，其包括圓環形的膜片13和膜環14，彈性體2插裝于膜環14的內孔且相互密封焊接固定，膜環14插裝于膜片13的內孔中且相互密封焊接固定，膜環14的外圈插裝于護套1的上端開口處，且相互密封焊接固定。彈性體11可以先預熱后與外徑較小的膜環14進行焊接，之后膜環14再與已經焊接固定到護套1上的膜片13焊接，從而有效防止了焊接變形的產生，提高了焊接質量和焊接后的密封性。

進一步的，還包括設置于彈性體2與底座板Ⅰ 15之間的底座板Ⅱ 16，底座板Ⅱ 16的下端面與底座板Ⅰ 15的上端面相接觸，底座板Ⅱ 16的上端面與彈性體2的下端面相接觸，底座板Ⅱ 16的抗壓強度小于底座板Ⅰ 15的抗壓強度。因此當本大力值數字式力傳感器在工作時如果受到的壓力值超限時，底座板Ⅱ 16會先壓損，從而有效避免了底座板Ⅰ 1與彈性體2的損壞，提高了使用的可靠性。為了進一步提高密封性，接線盒Ⅰ 6與護套1、接線盒Ⅱ 9與護套1的連接部位、接線盒Ⅰ 6與蓋板Ⅰ 7的連接部位以及接線盒Ⅱ 9與蓋板Ⅱ 10的連接部位分別設置有密封膠層。長孔3內設置有涂膠層，涂膠層將應變計4以及半導體補償片5密封于長孔3內。底座板Ⅱ 16與彈性體2及護套1內壁之間設置有涂膠層17。從而進一步提高了防水防腐蝕的效果。

進一步的，還包括固定于護套1外側的無線發射模塊，所述無線發射模塊連接于電路板11。本大力值數字式力傳感器測量到的結果通過無線發射模塊進行信號的無線發射傳輸，有效提高了信號的傳輸距離。

彈性體2采用如下步驟制成：a)彈性體2經車床車削成型后，進入氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉及水按照1:2:0.3:5的比例配成的堿性溶液中浸泡20-30分鐘，通過堿性溶液將彈性體2在機加工時附著的油脂洗凈。b)將經堿性溶液浸泡后的彈性體2放入濃度為70%-85%的硫酸溶液中浸泡5-8分鐘，通過硫酸溶液將彈性體2上的銹跡清洗干凈，防治后續電鍍時金屬層附著不牢固的情況發生。c)利用噴砂機對彈性體2的外表面進行噴砂，彈性體2的外表面形成若干15-20μm的凹陷槽；d)將40CrNiMoA材料粉末與硅膠的混合液填充至凹陷槽中，硅膠其具備粘性可以防止40CrNiMoA材料粉末從凹陷槽中溢出。e)將彈性體2外表面電鍍形成材料為40CrNiMoA的金屬層；f) 將彈性體2加熱至1200℃，并保溫2-3分鐘，此時凹陷槽內的40CrNiMoA材料粉末融化后與外表電鍍形成的40CrNiMoA金屬層融合為一體。g)將加熱后的彈性體2冷卻至自然溫度，此時整個彈性體2外層的40CrNiMoA金屬由于有多個置于凹陷槽中的金屬點，因此整個金屬層不易脫落，從而提高了整個彈性體2的抗腐蝕的耐用性。