一種低溫力傳感器性能驗證裝置的制作方法

本發明涉及力傳感器性能驗證試驗技術領域，特別是涉及一種低溫力傳感器性能驗證裝置。

背景技術：

目前，力傳感器(force sensor)作為一種將力的量值轉換為相關電信號的器件，能夠檢測張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內應力和應變等力學量。具體的器件有金屬應變片、壓力傳感器等，目前，力傳感器在動力設備、工程機械、各類工作母機和工業自動化系統中，已經得到廣泛地應用，成為不可缺少的核心部件。

其中，低溫力傳感器作為一種重要的力傳感器類型，可以針對低溫環境下的受力情況進行檢測，也得到了廣泛地應用。目前，市面上出售的低溫力傳感器較多，但是供應商往往不提供完整、詳細的傳感器低溫力學特性，并且使用者送檢力傳感器的低溫力學性能時，往往只能得到其常溫下的力學特性，一般機構均無法提供力傳感器在低溫環境下的標檢服務。

因此，目前迫切需要開發出一種技術，其可以準確、可靠、高效地檢測低溫力傳感器在低溫環境下的力學性能，并且檢測成本低，適合廣泛地推廣應用。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的是提供一種低溫力傳感器性能驗證裝置，其結構簡單，控制方便，易于安裝和維護，可以準確、可靠、高效地檢測低溫力傳感器在低溫環境下的力學性能，滿足不同的試驗條件，并且檢測成本低，適合廣泛地推廣應用，具有重大的生產實踐意義。

為此，本發明提供了一種低溫力傳感器性能驗證裝置，包括固定框架，所述固定框架的頂部內側面固定安裝有一個液壓作動器；

所述液壓作動器底部的輸出軸與一個標準力傳感器相連接，所述標準力傳感器的底部與一個加載板相連接；

所述加載板的下方設置有一個頂部開口的低溫貯存盒，所述低溫貯存盒中放置有低溫力傳感器，所述低溫力傳感器位于所述加載板的正下方；

所述低溫力傳感器的外表面均勻分布有多個溫度傳感器；

所述低溫力傳感器性能驗證裝置還包括一個監測單元，分別與所述標準力傳感器、低溫力傳感器和所述多個溫度傳感器進行電信號連接，用于實時監測所述標準力傳感器輸出的載荷值和低溫力傳感器輸出的載荷值，并監測所述多個溫度傳感器輸出的所述低溫力傳感器所處環境的溫度數值。

其中，所述低溫貯存盒包括相互間隔開的內腔和外腔，所述外腔中放置有用于制造低溫環境的物質，所述內腔中放置有所述低溫力傳感器。

其中，所述用于制造低溫環境的物質包括干冰和酒精。

其中，所述低溫貯存盒的外壁包裹有隔熱層。

其中，所述液壓作動器與一個液壓源相連接，所述液壓源與一個比例閥控制器相連接。

其中，所述低溫力傳感器的底部固定連接一個固定支撐桿，所述固定支撐桿貫穿所述低溫貯存盒后與一個固定支撐座相固定連接，所述固定支撐座固定安裝在所述固定框架的底部內側面。

其中，所述低溫貯存盒的頂部還放置有一個低溫盒蓋板。

其中，所述低溫盒蓋板的頂部外邊緣還固定連接有一個把手。

由以上本發明提供的技術方案可見，與現有技術相比較，本發明提出了一種低溫力傳感器性能驗證裝置，其結構簡單，控制方便，易于安裝和維護，可以準確、可靠、高效地檢測低溫力傳感器在低溫環境下的力學性能，滿足不同的試驗條件，并且檢測成本低，適合廣泛地推廣應用，具有重大的生產實踐意義。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種低溫力傳感器性能驗證裝置在不畫出固定框架、液壓作動器和標準傳感器時的立體結構示意圖；

圖2為本發明提供的一種低溫力傳感器性能驗證裝置在畫出低溫貯存盒和固定框架后的主視圖；

圖中，1為固定框架，2為液壓作動器，3為標準力傳感器，4為加載板，5為低溫盒蓋板，6為低溫力傳感器，7為低溫貯存盒，71為內腔，72為外腔，8為固定支撐桿，9為固定支撐座。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

圖1為本發明提供的一種低溫力傳感器性能驗證裝置在不畫出固定框架時的立體結構示意圖，圖2為本發明提供的一種低溫力傳感器性能驗證裝置在畫出低溫貯存盒和固定框架后的主視圖。

參見圖1、圖2，本發明提供的一種低溫力傳感器性能驗證裝置，用于檢測低溫力傳感器在低溫環境下的力學性能，具體包括矩形、中空的固定框架1，所述固定框架1的頂部內側面固定安裝有一個液壓作動器2；

所述液壓作動器2底部的輸出軸與一個標準力傳感器3相連接，所述標準力傳感器3的底部與一個加載板4相連接；

所述加載板4的下方設置有一個頂部開口的、圓筒形的低溫貯存盒7，所述低溫貯存盒7為能夠制造低溫環境(例如零下70攝氏度至0攝氏度的低溫環境)的容器，所述低溫貯存盒7中放置有低溫力傳感器6，所述低溫力傳感器6位于所述加載板4的正下方。具體結構為：所述低溫貯存盒7包括相互間隔開的內腔71和外腔72，所述外腔72中放置有用于制造低溫環境的物質，所述內腔71中放置有所述低溫力傳感器6；

所述低溫力傳感器6的外表面均勻分布有多個溫度傳感器，所述溫度傳感器作為溫度測點，用于檢測獲得所述低溫力傳感器6所處環境的溫度數值。在本發明中，所述溫度傳感器優選為鉑電阻溫度傳感器。

在本發明中，所述低溫力傳感器性能驗證裝置還包括一個監測單元，分別與所述標準力傳感器3、低溫力傳感器6和所述多個溫度傳感器進行電信號連接，用于實時監測所述標準力傳感器3輸出的載荷值(即力值)和低溫力傳感器6輸出的載荷值(即力值)，并監測所述多個溫度傳感器輸出的所述低溫力傳感器6所處環境的溫度數值。因此，通過監測單元，可以直觀了解所述低溫力傳感器的低溫力學性功能。

具體實現上，所述監測單元可以為中央處理器CPU、數字信號處理器DSP或者單片機MCU。

在本發明中，具體實現上，所述用于制造低溫環境的物質包括干冰和酒精，可以提供一個穩定的低溫環境，當然，根據用戶的需要，還可以是其他任意一種或者多種可以降低溫度、制造低溫環境的物質。所述酒精優選為工業酒精。

在本發明中，具體實現上，可以通過調節所述干冰和酒精的劑量，來設置不同的低溫溫度，滿足各種不同的低溫試驗條件的要求。

為了驅動液壓作動器2，為液壓作動器2提供穩定的動能，對于本發明，所述液壓作動器2與一個液壓源相連接，所述液壓源與一個比例閥控制器相連接。其中，所述液壓源用于提供穩定的壓力和流量，并輸出液壓能；所述液壓作動器2能夠把來自液壓源的液壓能轉換為機械能，并向外輸出；所述比例閥控制器用于控制所述液壓源向所述液壓作動器2輸出的液壓大小。

對于本發明，需要說明的是，所述液壓作動器2用于以液壓作為動力源，根據用戶的設置(通過比例閥控制器)，提供并輸出預先設定值大小的、穩定的載荷。

還需要說明的是，所述加載板4用于在所述液壓作動器2的驅動下，對位于正下方的低溫力傳感器6施加載荷，即將所述液壓作動器2輸出的載荷傳遞給低溫力傳感器6，該載荷是所述液壓作動器2預先設置數值大小并輸出的載荷。所述加載板4能夠將液壓作動器2輸出的載荷穩定地傳遞給低溫力傳感器6，所述加載板4能夠將所述標準力傳感器3和低溫力傳感器6相隔離，使它們相互之間沒有干擾。

在本發明中，具體實現上，為了保證所述低溫貯存盒7的低溫維持效果，所述低溫貯存盒7的外壁包裹有隔熱層。

在本發明中，具體實現上，所述低溫力傳感器6的底部固定連接一個固定支撐桿8，所述固定支撐桿貫穿所述低溫貯存盒7后與一個固定支撐座9相固定連接，所述固定支撐座9固定安裝在所述固定框架1的底部內側面。

在本發明中，具體實現上，為了在不對低溫力傳感器6進行低溫力學性能檢測時，可以保證低溫貯存盒7的低溫維持效果，所述低溫貯存盒7的頂部還可以放置有一個低溫盒蓋板5，用于在不對低溫力傳感器6進行低溫力學性能檢測時，密封蓋住所述低溫貯存盒7的頂部。

為了方便移動所述低溫盒蓋板5，所述低溫盒蓋板5的頂部外邊緣還固定連接有一個把手51。

在本發明中，具體實現上，所述固定框架1用于安裝液壓作動器2，能夠平衡液壓作動器的載荷，具有較高的剛度。

對于本發明，需要說明的是，所述標準力傳感器3即為常溫力傳感器，其作為校準傳感器，用于標檢低溫力傳感器6的力學性能，即檢測低溫力傳感器6在常溫下的力學性能。

對于本發明提供的低溫力傳感器性能驗證裝置，其具體的安裝調試以及驗證過程，可以包括以下步驟：

1、將固定框架1、液壓作動器2、標準力傳感器3、加載板4、低溫盒蓋板5、低溫力傳感器6、低溫貯存盒7、固定支撐8連接成一個整體；

2、將低溫力傳感器6放置在低溫貯存盒7的內腔71中，并布置鉑電阻溫度傳感器；

3、啟動液壓源(即動力系統)，驅動液壓作動器2，使得加載板4與低溫力傳感器6相接觸，設置起始位置，同時監測低溫力傳感器6和標準力傳感器3的載荷值(即力值)；

4、將少量的干冰混合工業酒精放置到低溫貯存盒7的外腔72中，同時監測低溫力傳感器6的溫度和力值、標準力傳感器3力值，等低溫力傳感器6的溫度穩定后，改變液壓作動器2輸出的載荷值，進行力學性能測試；

5、繼續增加干冰和酒精劑量，調整低溫溫度，同時監測低溫溫力傳感器6的溫度和力值、標準力傳感器3的力值；改變液壓作動器2輸出的載荷值，繼續進行力學性能測試；

6、反復執行步驟5，從而可以獲得用戶需要試驗的不同溫度的低溫溫度下，對應的低溫溫力傳感器6的溫度和力值、標準力傳感器3的力值；

7、試驗結束后，繪制低溫傳感器6在不同溫度下的力學性能曲線，最終檢測獲得低溫力傳感器在具有不同溫度的低溫溫度下的力學性能，

基于上述技術方案可知，對于本發明提供的低溫力傳感器性能驗證裝置，與現有技術相比較，具有如下的優點：

1、本發明提供的低溫力傳感器性能驗證裝置，其結構簡單、控制方便、易于安裝維護，可以通過干冰和酒精的劑量配比來實現降溫，不但滿足了試驗要求，而且大幅度降低的試驗成本；

2、本發明提供的低溫力傳感器性能驗證裝置，將標準力傳感器和低溫傳感器進行隔離，使標準力傳感器(即常溫力傳感器)不受到低溫的干擾，同時低溫力傳感器能夠在低溫貯存盒的內腔中維持相對穩定的溫度；

3、本發明提供的低溫力傳感器性能驗證裝置，其可以在低溫環境(零下70攝氏度至0攝氏度的低溫環境)自由的調配溫度，干冰和酒精并不直接接觸低溫力傳感器，且整個低溫貯存盒內的溫度均勻，溫度保持時間長；

4、本發明提供的低溫力傳感器性能驗證裝置，在低溫力傳感器上均布多個溫度傳感器作為溫度測點，可以同時監測低溫力傳感器的力值和溫度值，更加直觀的了解低溫力傳感器的低溫力學性能。

綜上所述，與現有技術相比較，本發明提供的一種低溫力傳感器性能驗證裝置，其結構簡單，控制方便，易于安裝和維護，可以準確、可靠、高效地檢測低溫力傳感器在低溫環境下的力學性能，滿足不同的試驗條件，并且檢測成本低，適合廣泛地推廣應用，具有重大的生產實踐意義。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。