体变形测力系统技术方案

本实用新型专利技术涉及测量外力大小（指气压、液压和重力等）的体变形测力系统。主要包括由空心弹性元件组成的体蹦形传感器和测力指示器。还可包括零位——温度补偿调节器、量程调节器等部件。体变形传感器受外力作用，容积变化，内部液体被挤进测力指示器，外力数值得以显示。本系统比同类测力装置有较好的测量精度，可减少安装误差造成的影响，免除放大机构带来的误差。测力指示器上可根据液位直接读出示值，也可将液位转换成电量由仪表显示。（*该技术在1996年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本技术涉及一种感知和测量外力(包括气压、液压、重力等)的体变形测力系统。现有的测力测压传感器大多利用弹性元件的线应变、线位移、角应变、角位移等来感知外力的变化，这些应变、位移都具有方向性，且都是微小量。对于外力方向和位置的偏差比较敏感，其中应变量较之位移量更为敏感。由于应变、位移量具有方向性，感知器件的安装(如应变片的粘贴)误差就会明显地反映到测量结果中。又由于这些应变、位移量是微小量，须经放大后才能读出，放大机机本身又会造成新的误差。本技术目的在于设计一种体变形测力系统，可以减少外力方向和作用位置偏差的影响，减少放大机构的误差影响，又可减少本测力系统安装偏差的影响。一个由管道作为连接手段的体变形测力系统，其特征在于，其中连通有一个或若干个体变形传感器和测力指示器。其中体变形传感器为该测力系统的外力(压力、重力等)感知元件，是系统中的核心部件。体变形传感器的特征在于，它或者为膜盒，或者为波纹管，或者为球壳，或者为筒体，或者为刚性凹穴与膜片包围而成等水密的空心弹性元件，其上开有通向系统管道的通道口。当被测外力为重力时，重力则通过连结在空心弹性元件外表面的重力传递杆作用在空心弹性元件上。体变形测力系统的另一关键部件——测力指示器的特征在于，它是一端封闭且配有固定或可调读数刻度指示的透明毛细液位管装置，其另一端与系统管道(3)连接。封闭端可以用薄膜软管密封，以确保系统内自动消除大气压变化的影响。透明毛细液位管对管内液体应是非浸润的，比如可采用玻璃管内装酒精。透明毛细液位管的读数刻度指示可作成下面两种形式(1)读数刻度直接刻在透明毛细液位管上；(2)在透明毛细液位管近旁配置固定或可调的读数刻度指示板，当可调的读数刻度指示板沿透明毛细液位管移动时，可在小范围内调节测力指示器的零位。测力指示器还可以作成液位－－电量转换装置，其中包括一套转换电路，方案(A)的特征在于，在充有导电液体的液位管内装有电阻丝。液位管内的导电液体与系统的其它部件应绝缘，在系统的其它部分充绝缘油可以作到这一点。对于电阻丝外表面来说，导电液体应同时具有非浸润性。当液位管内液位变化时，则电阻丝阻值发生变化。这就成完了液位——电量的转换。方案(B)的特征在于在液位管内，浮有铁磁材料的柱体浮子，在液位管外绕有检测线圈(相当于差动变压器)。为了保证柱体浮子有足够的浮力，可在其上端封装一段中空塑料管子。当浮子在线圈中央时，检测线圈无信号输出。液位管内液位变化而浮子上下移动时，检测线圈将有信号输出。所有这些电讯号都可用电气仪表进行测量，甚至转化为数字讯号加以利用。检测线圈的设计，电阻、电位变化的测量，对电气技术人员而言，都已经是成熟技术了，这里不再一一赘述。体变形传感器及测力指示器的基本原理是体变形传感器受到外力作用后，其内部空腔的容积发生变化，腔内的液体通过系统管道挤入测力指示器。在弹性范围内，外力和腔内的容积变化量成比例关系。由于液体的不可压缩性，故测力指示器内的液位也成比例地变化。这样，被测的外力通过测力指示器内的液位指示直接读出或经液位——电量转换后由电气测量仪表读出。上述的体变形测力系统，其特征在于系统内可连通有零位——温度补偿调节器。零位——温度补偿调节器的特征在于，它或者由膜盒，或者由波纹管，或者由球壳，或者由筒体，或者由刚性凹穴与膜片包围而成等水密的空心弹性元件及控制其腔内容积的体变形微调机构组成。由于液体热胀冷缩以及各部件及联接管路容积随温度而变化，因此，当环境温度发生变化时，液位管内液位随之发生变化，从而导致测量值读数产生误差。另外，由于长期使用后，系统内的液体可能发生微小渗漏，空心弹性元件可能发生蠕变，导致容积变化，这些都可能造成液体的零位变化。这同样产生测量读数误差。零位——温度补偿调节器的功能正是在于消除或弥补这些误差，其工作原理是当测量环境温度升高使得系统内液体体积增大时，通过调节零位－－温度补偿调节器的体变形微调机构中的调节旋钮使之空腔内容积变大，将热膨胀增加的液体体积储存起来，维持了测力指示器内的液位不因温度升高而增加，反之亦然。当被测外力为零时，通过调节其变形微调机构的调节旋钮直到测力指示器的读数为零，从而保证了测量基准的正确性。一般说来，如果在测量过程中测量环境的温度不变或变化不大，只需用旋钮调整零位即可。否则应先用旋钮调好零位，再调整温度刻度指示数，使板上与当时测量环境温度相应的温度刻度线对准调节旋钮上指示刻度线的记号。在读取测量读数时，先调节旋钮，使温度刻度指示器与环境温度相应的温度刻度线对齐旋钮上的记号之后，再读取测量读数。零位——温度补偿调节器的体变形微调机构可分别按下述四种方案实现(1)包括一个一端为调节旋钮，另一端与空心弹性元件外表面连接或压紧的螺杆件。螺杆件的螺纹部分与一位置相对于弹性元件的自然几何中心固定的螺孔配合。调节旋钮配有与之分离的可调温度刻度指示板，调节旋钮上装有温度指针。(2)较之方案(1)增加一套微型减速机构。减速机构的输出端与螺杆件的一端相连接，螺杆件的另一端连接或压紧空心弹性元件的外表面。减速机构的输入端装有调节旋钮。其它部分与方案(1)相同。(3)为杠杆机构。杠杆的一端与空心弹性元件的外表面铰接，杠杆的支点相对于弹性元件的自然几何中心固定不动，靠端部为调节旋钮的螺纹顶杆，推动杠杆的另一端实现体变形微调。调节旋钮配有指针和与之分离的可调温度刻度指示板。(4)为楔块结构。一端为调节旋钮的螺杆件的另一端连接一楔形块。旋转配有可调温度刻度指示板的调节旋钮，与精密螺孔配合的螺杆件推或拉动楔形块，使得一端与楔形块配合而另一端连接空心弹性元件的导杆移动，迫使空心弹性元件变形。体变形测力系统的特征还在于，系统管道可连通有量程调节器。量程调节器的特征在于，它或者由膜盒，或者由波纹管，或者由球壳，或者由筒体，或者由刚性凹穴与膜片包围而成等水密的空心弹性元件及控制其内部容积的体变形换档机构组成。当被测外力的量程较大时，较大体积的液体被挤入测力指示器，而测力指示器的透明毛细管或液位管通径较小，则其中的液位线度必然很长，这是考虑到当精确测量时要保证足够的分辨率而通径必须足够小的缘故。这样长的液位线度对于测力指示器的制造和使用来说都是不方便的。为此，在系统中装设量程调节器可能决这一矛盾。其换档机构基本原理及结构与零位——温度补偿调节器相似，不同处在于，空心弹性元件空腔内的容积是分档调节的。如被测外力的全量程为0～8，若将整个量程分为四档，则四档分别为0～2、2～4、4～6、6～8，当调节换档旋钮(与上述的调节旋钮类似)到档次指示板标定的某一档次位置时，换档机构中的弹性定位钢球或弹性定位销自动将换档旋钮定位。量程调节器的基本原理是当体变形传感器内的液体在较大外力作用下被挤出时，其中部分体积液体流入(或者说储入)已经换入该档次的量程调节器内，而其余液体进入测力指示器。这时，测力指示器上该档次的读数即为实际测量值读数。体变形测力系统的特征还在于，系统管道连通有联合调节器，这时，它取代了零位——温度补偿调节器和量程调节器。联合调节器的特征在于，它或者由膜盒，或者由波纹管，或者由球壳，或者由筒体，或者由中间环形骨架与两端的膜片包围而成，或者由刚性凹穴与膜片包围而成等水密的空心弹性元件及控制其内部容积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个由系统管道（３）作为连接手段的体变形测力系统，其特征在于，其中连通有一个或若干个体变形传感器（１）和测力指示器（２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一个由系统管道(3)作为连接手段的体变形测力系统，其特征在于，其中连通有一个或若干个体变形传感器(1)和测力指示器(2)。2.按权利要求1所述的体变形测力系统，其特征在于，系统管道(3)连通有零位——温度补偿调节器(4)。3.按权利要求1所述的体变形测力系统，其特征在于，系统管道(3)连通有量程调节器(5)。4.按权利要求2所述的体变形测力系统，其特征在于，系统管道(3)连通有量程调节器(5)。5.按权利要求1所述的体变形测力系统，其特征在于，系统管道(3)连通有联合调节器(6)。6.按权利要求1至5中的任何一项所述的体变形测力系统，其特征在于，体变形传感器(1)或者为膜盒，或者为波纹管，或者为球壳，或者为筒体，或者为刚性凹穴(7)与膜片(8)包围而成等水密的空心弹性元件，其上开有连通系统管道(3)的通道口。7.按权利要求1至5中的任何一项所述的体变形测力系统，其特征在于，测力指示器(2)为一端封闭，一端与系统管道(3)连接，且配有固定或可调读数刻度指示的透明毛细液位管(12)装置。8.按权利要求1至5中的任何一项所述的体变形测力系统，其中的测力指示器为包括转换电路的液位——电量转换装置，其特征在于，在充有导电液体的液位...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐孟飚，徐增福，张国林，
申请(专利权)人：徐孟飚，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]