壓電石英傳感器的計重系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及壓電計重結構，具體涉及壓電石英傳感器的計重系統。
【背景技術】
[0002]在科研、生產活動中，涉及測力的場合很多。所以，有關力的測量的傳感技術研究，在整個傳感技術領域占有很重要的位置。石英諧振器作為振蕩器和濾波器的重要元件，在國防和民用領域得到廣泛應用。但近幾十年來，石英諧振器在傳感測量方面的應用也日益廣泛。例如，用LC切型的石英諧振器制成的石英晶體溫度計，具有很好的線性溫度特性。在一 80 °(:至250 0C范圍內，它的測溫精確度可達0.0001 °C。還有利用石英諧振頻率隨電極膜厚而變化的性質，可制成石英測膜厚度計，它的精確度可達10—8 cm。石英諧振器制成的傳感器，因石英的物理、化學性能穩定，常常可以獲得很高的測量精度。另外，這類傳感器輸出頻率信號，與傳統的模擬量輸出的傳感器相比，它更易于實現傳感器信號的采集、處理和輸出。目前在公路上進行軸重測量的裝置越來越多，但普片測量精度都不高，本設計是利用AT切型的石英諧振器作為力敏感元件設計的石英諧振公路軸重傳感器。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提高靈敏度，目的在于提供壓電石英傳感器的計重系統。
[0004]本實用新型的通過下述技術方案實現:壓電石英傳感器的計重系統，包括工字梁測力支架，所述工字梁測力之間包括從上至下依次順接在一起的上橫板、中豎板、下橫板，所述中豎板的側壁開有多個等間距的通孔，所述通孔的橫切面形狀為正八邊形，通孔橫切面有2個對稱的邊平行于上橫板的上表面，在該通孔內設置有振蕩電路和AT切石英諧振器，在通孔兩端口分別設置有密封板，密封板上安裝有信號接頭，信號接頭通過導線與AT切石英諧振器的電極連接，振蕩電路與AT切石英諧振器的兩個電極相連。
[0005]本設計是利用AT切型的石英諧振器作為力敏感元件設計的石英諧振公路軸重傳感器，用于測量車輛在行進中的軸重。石英諧振器的測力原理是:石英諧振式力傳感器的敏感元件是一個具有頻率高穩定度的石英諧振器，其基本部分為AT切型的圓形石英晶體平凸片做成的石英機械振子。石英振子的表面鍍有純金膜電極，當交變電場通過電極作用于石英振子時，由于石英晶體的壓電效應，石英振子內將被激勵起機械振動，同時在石英振子表面生成交變電荷，這些電荷通過電路形成交變電流，從而使石英振子具有導電性。當外電場的激勵頻率與石英振子的一階固有頻率相等時，石英振子將發生機械共振電路中的交變電流也將達到最大，產生電諧振，諧振頻率等于石英振子的固有頻率。通常，由于石英材料性能十分穩定，機械品質因素極高，石英諧振器頻率穩定度好，只要振子所處狀態不變，其諧振頻率也不會發生改變。當石英振子邊緣上受到應力作用時，石英振子內部的諧振狀態發生改變，導致振子內部剛性產生變化，此時諧振頻率也相應改變，因此可通過測量石英振子諧振頻率的改變量來測出石英振子受徑向應力的大小。本實用新型將傳統的圓形通孔設置成橫切面為八邊形的通孔，經過比較，當我們采用橫切面形成為八邊形的通孔時，有改通孔的形變大，因此測試的靈敏度遠遠高于傳統圓孔形的通孔。
[0006]優選的，為了克服超重物體使得工字梁測力支架過渡變形，我們在所述上橫板面向下橫板的一面還等間距的安裝有上限位桿，所述下橫板面向下橫板的一面還等間距的安裝有下限位桿，每一個上限位桿與一個下限位桿處于同一豎直方向，且上限位桿與下限位桿之間存在桿間間隙。采用上限位桿和下限位桿的對稱支撐，輔助上橫板和下橫板的受力變形，防止變形過度，而操作機械損壞。
[0007]優選的，桿間間隙的大小為Icm至2cm。
[0008]優選的，上限位桿或/和下限位桿均為螺旋彈簧，采用螺旋彈簧作為上限位桿或/和下限位桿，可以使得上橫板和下橫板在受壓后快速復原。
[0009]所述通孔的內壁上有兩處向內延伸形成的環形凸起，AT切石英諧振器卡在兩個環形凸起之間的夾縫內。
[0010]所述的AT切石英諧振器外周設有用于與工字梁測力支架隔絕的絕緣層。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有體積小，質量輕，穩定性好，Q值高，動態響應好，精度高、數字輸出、抗干擾能力強的優點。
【附圖說明】
[0012]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型實施例的限定。在附圖中:
[0013]圖1為本實用新型側視結構示意圖。
[0014]圖2為本實用新型橫切面結構示意圖。
[0015]圖3為通孔內部的結構不意圖。
[0016]附圖中標記及對應的零部件名稱:
[0017]1、工字梁測力支架，2、振蕩電路，3、AT切石英諧振器，4、密封板，5、通孔，6、信號接頭，7、導線，8、環形凸起，11、上橫板，12、中豎板，13、下橫板，15、上限位桿，16、下限位桿。
【具體實施方式】
[0018]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，本實用新型的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本實用新型，并不作為對本實用新型的限定。
實施例
[0019]如圖1至圖3所示，
[0020]壓電石英傳感器的計重系統，包括工字梁測力支架1，所述工字梁測力之間包括從上至下依次順接在一起的上橫板U、中豎板12、下橫板13，所述中豎板的側壁開有多個等間距的通孔5，所述通孔的橫切面形狀為正八邊形，通孔5橫切面有2個對稱的邊平行于上橫板的上表面，在該通孔內設置有振蕩電路2和AT切石英諧振器3，在通孔兩端口分別設置有密封板4，密封板上安裝有信號接頭，信號接頭通過導線7與AT切石英諧振器的電極連接，振蕩電路與AT切石英諧振器的兩個電極相連。
[0021]本設計是利用AT切型的石英諧振器作為力敏感元件設計的石英諧振公路軸重傳感器，用于測量車輛在行進中的軸重。石英諧振器的測力原理是:石英諧振式力傳感器的敏感元件是一個具有頻率高穩定度的石英諧振器，其基本部分為AT切型的圓形石英晶體平凸片做成的石英機械振子。石英振子的表面鍍有純金膜電極，當交變電場通過電極作用于石英振子時，由于石英晶體的壓電效應，石英振子內將被激勵起機械振動，同時在石英振子表面生成交變電荷，這些電荷通過電路形成交變電流，從而使石英振子具有導電性。當外電場的激勵頻率與石英振子的一階固有頻率相等時，石英振子將發生機械共振電路中的交變電流也將達到最大，產生電諧振，諧振頻率等于石英振子的固有頻率。通常，由于石英材料性能十分穩定，機械品質因素極高，石英諧振器頻率穩定度好，只要振子所處狀態不變，其諧振頻率也不會發生改變。當石英振子邊緣上受到應力作用時，石英振子內部的諧振狀態發生改變，導致振子內部剛性產生變化，此時諧振頻率也相應改變，因此可通過測量石英振子諧振頻率的改變量來測出石英振子受徑向應力的大小。本實用新型將傳統的圓形通孔設置成橫切面為八邊形的通孔，經過比較，當我們采用橫切面形成為八邊形的通孔時，有改通孔的形變大，因此測試的靈敏度遠遠高于傳統圓孔形的通孔。
[0022]優選的，為了克服超重物體使得工字梁測力支架過渡變形，我們在所述上橫板11面向下橫板的一面還等間距的安裝有上限位桿15，所述下橫板13面向下橫板的一面還等間距的安裝有下限位桿16，每一個上限位桿15與一個下限位桿處于同一豎直方向，且上限位桿15與下限位桿之間存在桿間間隙。采用上限位桿和下限位桿的對稱支撐，輔助上橫板和下橫板的受力變形，防止變形過度，而操作機械損壞。
[0023]優選的，桿間間隙的大小為Icm至2cm。
[0024]優選的，上限位桿15或/和下限位桿均為螺旋彈簧，采用螺旋彈簧作為上限位桿15或/和下限位桿，可以使得上橫板和下橫板在受壓后快速復原。
[0025]所述通孔5的內壁上有兩處向內延伸形成的環形凸起8，AT切石英諧振器3卡在兩個環形凸起8之間的夾縫內。
[0026]所述的AT切石英諧振器外周設有用于與工字梁測力支架隔絕的絕緣層。
[0027]同時本本實用新型基于石英諧振器測力原理的石英諧振公路軸重傳感器的結構，如圖1至圖3所示，其包括工字梁測力支架1、振蕩電路2、AT切石英諧振器3和兩個密封板4。工字梁測力支架I由特制合金鋼制作，其由上橫板11、中豎板12和下橫板13組成。工字梁測力支架I中部，即中豎板12上等間距開設有多個左右相通的通孔
5。工字梁測力支架I的長和寬度可根據公路寬度需要而設計生產，一般50Cm至200cm均可，通孔5按照間隔50至100毫米的距離均布在中豎板12上，一般共5個測力單
J L ο
[0028]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.壓電石英傳感器的計重系統，其特征在于，包括工字梁測力支架(I)，所述工字梁測力之間包括從上至下依次順接在一起的上橫板(11)、中豎板(12)、下橫板(13)，所述中豎板的側壁開有多個等間距的通孔(5)，所述通孔的橫切面形狀為正八邊形，通孔(5)橫切面有2個對稱的邊平行于上橫板的上表面，在該通孔內設置有振蕩電路(2)和AT切石英諧振器(3)，在通孔兩端口分別設置有密封板(4)，密封板上安裝有信號接頭，信號接頭通過導線(7)與AT切石英諧振器的電極連接，振蕩電路與AT切石英諧振器的兩個電極相連； 所述上橫板(11)面向下橫板的一面還等間距的安裝有上限位桿(15)，所述下橫板(13)面向下橫板的一面還等間距的安裝有下限位桿(16)，每一個上限位桿(15)與一個下限位桿處于同一豎直方向，且上限位桿(15)與下限位桿之間存在桿間間隙。2.根據權利要求1所述的壓電石英傳感器的計重系統，其特征在于，桿間間隙的大小為I cm至2cm ο3.根據權利要求1所述的壓電石英傳感器的計重系統，其特征在于，所述上限位桿(15)或/和下限位桿均為螺旋彈簧。
【專利摘要】本實用新型公開了壓電石英傳感器的計重系統，包括工字梁測力支架，所述工字梁測力之間包括從上至下依次順接在一起的上橫板、中豎板、下橫板，所述中豎板的側壁開有多個等間距的通孔，所述通孔的橫切面形狀為正八邊形，通孔橫切面有2個對稱的邊平行于上橫板的上表面，在該通孔內設置有振蕩電路和AT切石英諧振器，在通孔兩端口分別設置有密封板，密封板上安裝有信號接頭，信號接頭通過導線與AT切石英諧振器的電極連接，振蕩電路與AT切石英諧振器的兩個電極相連。
【IPC分類】G01G3/16, G01G19/03
【公開號】CN205373835
【申請號】CN201521098211
【發明人】王顯波, 王天雄, 周祿雄, 饒紹兵
【申請人】四川省三臺水晶電子有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月25日