预紧力可调节组合式压力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种传感器，特别指用于各领域中大量程、高精度压力测量的压力传感器。
【背景技术】
[0002]现有的压力传感器，通常大量程传感器对小力值测量的绝对误差较大，而小量程传感器虽然测量精度较高，但测量范围有限，过载时发生破坏。在实际测量过程中，既需要传感器有较大的测量范围又需要对小力值的精确测量。现已研制的一种可适用于不同量程和测量精度的组合型压力传感器在实验中表现良好，但是在小力值测量过程中预紧力的力值固定，不便于针对测量任务调整。因此，改进一种预紧力装置，使其达到根据需要调节预紧力力值的作用，以改善传感器在小量程内的动态特性。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种压力传感器，这种压力传感器在进行大量程、高精度的动态力测量时通过调节预紧力的力值，来改善传感器在小量程内的动态特性。
[0004]本实用新型要解决的技术问题由如下方案来实现:如图1所示，预紧力可调节组合式压力传感器主要结构是小量程传感器(I)和大量程传感器(2)通过级联螺栓(4)连接，两传感器中间夹置止停套筒(5)，在止停套筒内、小量程传感器上加入一预紧力调节装置(由弹簧出)、预紧力调节装置套筒(7)、预紧力调节装置顶帽(8)以及限位螺钉(9)组成)。压头下端(11)置于预紧力调节装置内并通过顶帽压紧弹簧，压头上端(10)露在套筒外与套筒一同起到小量程传感器过载保护作用。如图2所示，预紧力调节装置结构为预紧力调节装置顶帽(8)与预紧力调节装置套筒(7)通过细牙螺纹进行连接，弹簧(6)压缩高度由预紧力装置顶帽旋入预紧力装置套筒的深度决定，深度越大则弹簧压缩量越大、预紧力越大。预紧力装置套筒外侧刻有刻度尺，方便精确调整预紧力装置顶帽旋入深度，当顶帽旋入深度到达指定位置，再通过限位螺钉(9)锁死预紧力装置顶帽，使预紧力装置顶帽不能再旋入旋出。预紧力可由弹簧刚度及压缩量计算得到。根据测量任务，灵活设定预紧力大小(测量力值未达预紧力时，压力在小传感器中刚性传播可视为静态测量；测量力值大于预紧力时弹簧开始压缩)，减小测量初始阶段弹簧振动对测量结果的影响，提高小量程内的测量精度。
[0005]本压力传感器工作原理为:压头上端(10)轴向受力，设力值为F，当力值F小于预紧力力值时，由于弹簧有预紧力作用，弹簧不会压缩，力相当于刚性传递到小量程传感器
(I)，测量读数以小量程传感器(I)的输出数据为准，此时小力值测量可视为静态测量，测量精度高；力值F增大超过预紧力力值且小于小传感器量程时，弹簧开始压缩，测量读数仍以小量程传感器(I)的输出数据为准；力值F继续增大超过小传感器量程时压头上端(10)与止停套筒(5)接触，此时，小量程传感器(I)上受到的压力不再继续增加而受到保护，此时测力读数以大量程传感器(2)为准。
[0006]本实用新型的优点是:可灵活调节预紧力的大小。由实验可知预紧力在小量程内对测量数据影响较大，加载力大于预紧力时小量程传感器的输出存在输入延迟。预紧力过小，产生延迟的测量范围大，弹簧的振动影响测量精度，此动态性能差；预紧力过大，如果超过了小传感器的量程，小量程传感器长期处于过载状态容易导致损坏。所以需要根据实际情况调节预紧力的大小。
【附图说明】
[0007]图1是带预紧力压力传感器的装配图。其中:1小量程传感器，2大量程传感器，3底座，4级联螺栓，5止停套筒，6弹簧，7预紧力装置套筒，8预紧力装置顶帽，9限位螺钉，10压头上?而，11压头下立而。
[0008]图2是预紧力装置的装配图。其中:6弹簧，7预紧力调节装置套筒，8预紧力调节装置顶帽，9限位螺钉。
【具体实施方式】
[0009]根据测量任务，首先根据弹簧刚度及预紧力力值大小计算预紧力装置顶帽旋入深度。然后调节预紧力装置顶帽使其旋入到预紧力装置套筒外侧指定刻度。最后锁死限位螺钉。可以进行测量。
[0010]现举例说明如下:
[0011]有一个火箭发动机压力测量任务，已知火箭发动机的最大压力为100ΚΝ。假设选用一款最大量程为100ΚΝ的压力传感器，该传感器的误差率为1%。，则该传感器的最大测量误差是100Ν，这对发动机的尾压力的测量是不够精确的。
[0012]对此采用本压力传感器进行测量，分别选用100ΚΝ大量程传感器和IKN小量程传感器各一个进行组合，并假设两传感器的最大误差率均为1%。，为了使小量程传感器在IKN?100ΚΝ的测量范围内受到保护，需要合理选择弹簧刚度K和长度L。假设预紧力使弹簧压缩10mm，止停间隙2mm，相当于弹簧最大压缩量为12mm时达到的弹力IKN左右(计算时用比IKN略小的值计算)，从而弹簧装置的弹簧刚度可选为K = 80N/mm。
[0013]由传感器性能与实验可知，动态力测量精度小于静态力测量精度，且弹簧压缩会产生输入延迟。预紧力力值的选择应当小于小传感器量程且尽量大(但不可能达到小传感器量程，否则弹簧压缩，小传感器过载)，从而保证小量程测量精度不因弹簧振动产生过大影响，所测压力在预紧力力值范围内(实际操作尽量提高预紧力力值)也不会存在输入延迟。这也是预紧力调节的主要目的。
[0014]实际操作设预紧力为小量程传感器量程的70%，则预紧力大小为700N。由弹簧刚度80N/mm及预紧力700N可知，弹簧压缩量约为9_。则旋入顶帽至9mm刻度处，再锁死限位螺钉。可以进行测量。
[0015]此时所测压力力值在预紧力700N范围内，弹簧不发生变形，压力在整个结构内刚性传播，不受弹簧振动影响，小量程传感器可视为静态测量，根据小量程传感器最大误差率I %。，可知绝对误差为0.7N。
[0016]由示例所述可知，本传感器的综合精度大大提高。
【主权项】
1.预紧力可调节组合式压力传感器，其特征是:小量程传感器(I)和大量程传感器(2)通过级联螺栓(4)连接，两传感器中间夹置止停套筒(5)，在止停套筒内、小量程传感器上加入一预紧力调节装置，压头下端(11)置于预紧力调节装置内并通过顶帽压紧弹簧，压头上端(10)露在套筒外与套筒一同起到小量程传感器过载保护作用。2.根据权利要求1中所述的预紧力调节装置，其特征是:弹簧(6)置于预紧力调节装置套筒(7)与预紧力调节装置顶帽(8)之间；预紧力调节装置套筒与预紧力调节装置顶帽通过细牙螺纹进行连接；预紧力调节装置顶帽上设置两颗限位螺钉(9)，与预紧力调节装置套筒壁顶端一起对预紧弹簧的压缩量起到限位作用；同时预紧力调节装置套筒壁外侧刻有刻度尺，精确调整预紧力力值。
【专利摘要】本实用新型公开了一种预紧力可调节组合式压力传感器，主要结构是小量程传感器(1)和大量程传感器(2)通过级联螺栓(4)连接，两传感器中间夹置止停套筒(5)，在止停套筒内加入一预紧力调节装置由弹簧(6)、预紧力调节装置套筒(7)、预紧力调节装置顶帽(8)以及限位螺钉(9)组成。压头上端(10)露在套筒外与套筒一同起到小量程传感器过载保护作用，压头下端(11)置于预紧力调节装置内并通过预紧力调节装置顶帽压紧弹簧。预紧力调节装置通过限位螺钉，使顶帽到达预紧力装置套筒外侧指定刻度调节预紧力大小。根据测量任务，灵活设定预紧力大小，减小测量初始阶段振动对测量结果的影响，提高对小量程范围内的测量精度。
【IPC分类】G01L19/00
【公开号】CN204881966
【申请号】CN201520425329
【发明人】李阳, 李海滨
【申请人】内蒙古工业大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月19日