帶預緊力壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種壓力傳感器，傳感器由兩只大、小量程傳感器2、5組合而成，主要結構是大量程傳感器2與小量程傳感器5通過級聯螺栓3連接，兩傳感器中間夾置止停套筒4，小量程傳感器上加一彈簧裝置6，彈簧裝置6頂端連接止停擋板8。當作用力F值比較小時，力通過彈簧裝置傳遞給兩個傳感器，兩傳感器串行工作，由于預緊力的作用彈簧不壓縮，此時讀數以小量程讀數為準。作用力F增大至超過彈簧預緊力時，彈簧開始壓縮，止停擋板8與大螺帽7接觸之后，小量程讀數不再改變，此時以大量程讀數為準。本壓力傳感器可對大量程動態載荷實現高精度測量。
【專利說明】帶預緊力壓力傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種傳感器，特別指用于各領域中大量程、高精度壓力測量的壓力傳感器。
【背景技術】
[0002]現有的壓力傳感器，通常大量程傳感器對小力值測量的絕對誤差較大，而小量程傳感器雖然測量精度較高，但當過載時會發生破壞。在實際測量過程中，既需要傳感器有較大的測量范圍又需要對小力值的精確測量。為此一些研究者采用整體式結構將大、小量程測力元件整合在一個彈性體上以實現上述應用目的。但此種傳感器制造成本高，且一個傳感器只能針對某一類測量問題。還有一些科研單位將兩個不同量程傳感器串聯，中間安裝止停裝置，止停裝置依靠止停間隙實現，間隙量由小量程傳感器彈性體額定變形量確定，間隙量微小，不易加工，測量精度難保證。因而，研制一種根據需要，可適用于不同量程和測量精度的壓力傳感器是符合實際測量需求的。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種壓力傳感器，這種壓力傳感器將兩種不同量程的壓力傳感器進行有機組合來實現大量程、高精度測量。
[0004]本發明要解決的技術問題由如下方案來實現:壓力傳感器，由兩只大、小不同量程傳感器2、5組合而成，主要結構是大量程傳感器2與小量程傳感器5通過級聯螺栓3連接，兩傳感器中間夾置止停套筒4，在套筒底部剛性連接小量程傳感器5，小量程傳感器上加一彈簧裝置6，彈簧裝置6頂端連接止停擋板8。
[0005]本發明專利還包括如下方案:小量程傳感器可以更換，更換后可根據量程重新調節預緊力，并需保證預緊力加上彈簧剛度乘間隙量不超過小量程傳感器額定載荷。
[0006]本壓力傳感器工作原理為:設止停擋板8受力為F，當力值比較小的時候，由于彈簧有預緊力，彈簧不會壓縮，力相當于通過一個剛性體傳遞到小量程傳感器5，此時測量讀數以小量程傳感器5的輸出數據為準，測量精度高；力值F增大超過預緊力時彈簧壓縮至止停擋板8與止停套筒4上的大螺帽7接觸，此時，小量程傳感器5上受到的壓力不再繼續增加而受到保護。此后，測力讀數以大量程傳感器2為準，從而實現大量程測量。在實際測量時，為避免因數據采集的切換而增加電控裝置，可在線同時對大、小量程傳感器的數據進行采集，然后再根據兩路輸出數據情況，離線確定所采用傳感器的輸出值。預緊力至小量程傳感器量程的這一段數據曲線可以根據之前、之后的數據擬合而成，因為這一數據段不準確。只要預緊力大小足夠接近小量程傳感器最大量程，這一數據段就可以很小，相比于應用單純彈簧放大止停間隙時，小量程傳感器的整個量程都不準確，要精確的多。
[0007]本發明的優點是:1、根據測量需要可組裝成不同量程和測量精度的壓力傳感器，拆裝方便、使用靈活。2、無需額外增加電子控制裝置，測量系統可靠性高。3、解決了用彈簧來放大止停間隙時，由彈簧振動所帶來的測量誤差。【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是帶預緊力壓力傳感器的裝配圖。
[0009]圖2是彈簧裝置6的結構圖。
[0010]圖中1.底座，2.大量程傳感器，3.級聯螺栓，4.止停套筒，5.小量程傳感器，6.彈簧裝置，7.大螺帽，8.止停擋板。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖舉例實施:如圖1所示，本壓力傳感器由兩只現有不同量程的大、小壓力傳感器2、5組合構成。將大量程傳感器2與小量程傳感器5通過級聯螺栓3連接在一起，兩傳感器中間夾置止停套筒4，小量程傳感器5上剛性連接彈簧裝置6，其頂端再連接止停擋板8。
[0012]現舉例說明:有一個火箭發動機推力測量任務，已知火箭發動機的最大推力為100KN。假設選用一款最大量程為100KN的壓力傳感器，該大量程傳感器的相對誤差為1%。，則該大量程傳感器的最大測量誤差是100N，這對發動機的尾推力的測量是不夠精確的。對此采用本壓力傳感器進行測量，分別選用100KN大量程傳感器2和IKN小量程傳感器5各一個進行組合，并假設兩傳感器的最大誤差均為1%。、零件間的摩擦系數為0.01、零件間的最大滑動法向壓力為10N，則該測量系統在0?IKN測量范圍內最大測量誤差為:1000X1%。+10X0.01=1.1N。為了使小量程傳感器5在IKN?100KN的測量范圍內受到保護，需要合理選擇彈簧剛度K和長度L。假設彈簧自由長度58MM，預緊10MM，止停間隙I?2MM，相當于彈簧最大壓縮量為11?12麗時達到的彈力IKN左右(計算時用比IKN略小的值計算)，所以剛度選值范圍為83?90N / MM，從而彈簧裝置4的彈簧剛度應選為K=88N /MM。
【權利要求】
1.帶預緊力壓力傳感器，由兩只大、小量程傳感器組合而成，主要結構是大量程傳感器2與小量程傳感器5通過級聯螺栓連接3，兩傳感器中間夾置止停套筒4，在套筒底部剛性連接小量程傳感器5，小量程傳感器上加一彈簧裝置6，彈簧裝置6頂端聯接止停擋板8。
2.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征是:小量程傳感器置于套筒底部，相比小量程傳感器右端露在套筒外邊可避免小量程傳感器隨彈簧振動所帶來的慣性力誤差；小量程傳感器上端聯接帶預緊力的彈簧裝置，當載荷大小未達到預緊力值之前，力傳遞屬于剛性傳遞，避免了由于彈簧振動所帶來的慣性力、阻尼力的影響，從而提高了系統對動態力的測量精度。
【文檔編號】G01L5/00GK103743512SQ201310542904
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月26日 優先權日:2013年10月26日
【發明者】李海濱, 王朝陽, 姚立 申請人:內蒙古工業大學