一種電感式應力傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及應力檢測領域，尤其是涉及一種電感式應力傳感器。
【背景技術】
[0002]應力傳感器是工業中常用的傳感器之一，具有重要的工業應用價值，已經被廣泛應用于水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、機床等眾多行業。
[0003]隨著柔性電子學及可穿戴設備的發展，應力傳感器越來越受到人們的關注。傳統的應力傳感器以機械結構型器件為主，利用彈性元件的彈性形變或液柱壓力差反饋施加的壓力，其缺點是尺寸大、體積重且不能提供電量輸出，不利于系統集成。隨著科技的發展，新材料和新的物理效應不斷應用到應力傳感器中，使應力傳感器取得了長足發展。按照工作原理來劃分，應力傳感器可以分為壓阻式、電容式、壓電式、光纖式和電感式等。
[0004]壓阻式應力傳感器利用金屬或者半導體的電阻隨外界壓力的變化而變化的原理進行工作。目前應用的壓阻式應力傳感器主要是硅基壓力傳感器，具有測量精度高、重復性好、穩定性好、測試壓力范圍較寬、輸出信號強、體積小、利于集成等優點。但是，硅基壓力傳感器的使用溫度一般低于125°C，不能在高溫下使用，并且所測量的壓力下限一般為lOOOPa，不能測量超微壓力。電容式應力傳感器利用電容量隨壓力改變而變化的原理進行工作，具有結構簡單、測量精度高、穩定性好、功耗低、線性度好、體積小以及利于集成等優點。但是，電容式應力傳感器易受到連接導線中的寄生電容影響，因此對測量電路要求較高。壓電式應力傳感器是根據壓電效應制成的壓力傳感器，具有測量精度高、測試壓力范圍寬、使用溫度范圍寬、體積小、利于集成等優點。但是，壓電式應力傳感器對測量溫度很敏感，通常需要利用內部測溫系統進行校準或者需要采用恒溫系統；此外，壓電式應力傳感器主要用于加速度和角速度的測量，一般不用于靜壓測量。光纖式應力傳感器是利用外界應力改變時，在光纖中的傳播的光的光強、相位或者偏振性能隨外界應力的改變而變化的原理進行工作，但是該傳感器需要復雜的光路處理設備，價格昂貴。
[0005]電感式應力傳感器是基于電感線圈制備的應力傳感器。利用電感線圈的阻抗效應，當磁體相對于電感線圈發生位移時，電感線圈感受到的磁場就會發生改變，由此導致線圈阻抗發生變化。電感式應力傳感器具有靈敏度高、線性度好、溫度穩定性好、輸出功率大、使用壽命長的優點，因此日益被人們所關注。目前，結構簡單、靈敏度高、性能穩定的電感式應力傳感器是科技工作者的研宄熱點，具有良好的應用前景。
【發明內容】
[0006]本發明的技術目的提供一種電感式應力傳感器，該傳感器具有結構簡單、靈敏度尚、性能穩定等優點。
[0007]為了實現上述技術目的，本發明所采用的技術方案為:一種電感式應力傳感器，包括支撐殼體，與支撐殼體外部相連接的應力承受體，以及位于支撐殼體內部的磁體與電感線圈；所述的電感線圈包括磁芯與空心線圈，磁芯穿過空心線圈內部；
[0008]支撐殼體中，與應力承受體相連接的部分為承壓部分，壓力承受體位于承壓部分的外壁，磁體連接在承壓部分的內壁，或者磁體通過連接體與承壓部分的內壁相連接；
[0009]工作狀態時，磁體為電感線圈提供磁場，外界應力作用在應力承受體上，承壓部分受到壓應力而發生形變，引起磁體相對于電感線圈發生位移，電感線圈受到的磁場改變，線圈阻抗隨之改變，線圈兩端為阻抗輸出端，輸出該阻抗。
[0010]所述的磁體具有磁性，磁體材料不限，包括有機磁性體、金屬磁性體、氧化物磁性體、非晶磁性體等。
[0011]所述的磁芯為磁材料體系，包括但不限于磁性金屬、磁性合金、非晶磁性材料等。作為優選，所述的磁芯選用鐵基非晶軟磁材料或者鈷基非晶軟磁材料，包括但不限于FeSiB, FeCuNbSiB,FeNiSiB,FeCoSiB,GdFeCo,CoSiB 等。
[0012]所述的空心線圈結構不限，可以是漆包線繞行在空心筒外圍而形成。
[0013]所述的支撐殼體采用可以是不銹鋼、Al、Cu、塑料等。為了避免外界磁場對支撐殼體內部的磁場產生，作為優選，所述的支撐殼體材料采用軟磁材料制成，或者支撐殼體外圍設置軟磁材料層，用以對外界磁場進行磁屏蔽。
[0014]所述的阻抗輸出端與阻抗分析儀相連接，或者阻抗輸出端與電阻構成惠斯通電橋結構，并且阻抗輸出端為惠斯通電橋的一個橋臂，惠斯通電橋的輸出與電壓表或電流表或阻抗分析儀相連接。
[0015]作為優選，所述電感線圈位于固定支架上。所述支架結構不限，可以是固定在支撐殼體內部的固定架和/或固定桿。所述支架材料不限，包括塑料、金屬和陶瓷等。
[0016]作為優選，所述的連接體是連接在承壓部分內壁面的固定塊或固定支架，所述固定塊或固定支架的結構不限，磁體與該固定塊或固定支架相固定連接。所述固定塊或固定支架的材料不限，包括塑料、金屬和陶瓷等。
[0017]所述磁體的數目不限。
[0018]由于應力承受體位置的形變最大，作為一種優選的實現方式，所述的磁體位于應力承受體位置的正下方，有利于提高傳感靈敏度。作為另一種優選的實現方式，所述的磁體通過固定塊連接承壓部分；該固定塊固定連接在承壓部分內壁，磁體與該固定塊相固定連接，并且磁體位于應力承受體位置的正下方。
[0019]線圈沿長度方向的兩端部位置是磁芯磁導率敏感的方向，作為一種優選的實現方式，磁體分布在線圈沿長度方向的一端，有利于提高傳感靈敏度；更優選地，所述的磁體位于線圈沿長度方向的軸線上。作為另一種優選的實現方式，所述的磁體通過固定塊連接承壓部分；該固定塊固定連接在承壓部分內壁面，磁體與該固定塊相固定連接，并且磁體分布在線圈沿長度方向的一端，更優選地，磁體位于線圈沿長度方向的軸線上。
[0020]作為另一種實現方式，所述的磁體為兩個獨立磁體，每個磁體通過固定支架連接承壓部分；該固定支架固定連接在承壓部分內壁，該固定支架包括兩個支架臂，一個磁體固定連接在其中一個支架臂上，另一個磁體固定連接在另一個支架臂上。進一步優選，兩個磁體分別位于線圈沿長度方向的兩端部位置區域，即，其中一個磁體靠近線圈一端，另一個磁體靠近線圈另一端，更優選地，兩個磁體位于線圈沿長度方向的軸線上。
[0021]綜上所述，本發明提供了一種電感式應力傳感器，通過結構的設計，將外界應力作用在應力承受體上產生壓應力，應力承受體將該壓應力傳遞至支撐殼體的承壓部分，承壓部分發生形變，引起磁體相對于電感線圈發生位移，電感線圈受到的磁場改變，線圈阻抗隨之改變，線圈兩端輸出該阻抗，從而實現應力檢測。該傳感器具有結構簡單、靈敏度高、易安裝、易維護、成本低等優點。本發明的電感式應力傳感器可應用在不同的技術領域，例如，用于高速公路計重收費系統中的軸重秤；工業自動化檢測系統中的料罐秤、倉儲秤、料斗秤；車載物品稱重等高應力監測系統，也可用于微應力監測，例如微米級位移的測量、微應力和應變測量等領域。另外，通過線圈的非接觸的磁耦合，該應力傳感器可以實現無線探測。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明實施例1中的電感式應力傳感器的結構示意圖；
[0023]圖2是本發明實施例2中的電感式應力傳