【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及位移测量，具体涉及一种mems光纤悬臂式称重传感器及称重模块。
技术介绍
1、称重装置利用称重传感器进行被测对象重量的测量，称重传感器是一种专门用于称重的力传感器，单点称重传感器以其高精度逐渐称为现代称重领域的主要传感器类型。单点称重传感器包括平行梁式，弯曲梁式，双弯曲梁等类型，市面上的单点称重传感器均是基于电子应变片原理，传感器结构受力后变形，在变形区域粘贴的应变片会监测出此时结构的应变，通过该应变即可知道传感器结构的受力大小，从而计算出所测物体的重量，例如市面上典型的平行梁式称重传感器就是通过惠斯通电桥组合的电子应变片来实现称重。
2、这几类技术有以下缺陷：1、长期稳定性差，电子应变片、振动丝、光纤光栅在长期使用时均会发生蠕变、漂移等现象，使传感器性能下降；2、电阻应变片、振动丝应变计均为有源器件，易受电磁干扰；3、光纤光栅应变计受到光纤光栅拉伸量的限制分辨率低、精度差。
3、中国授权专利cn115560682b公开了一种应力测量装置，具有顶部支撑梁和两个竖直支撑梁，将闪耀光栅芯片和准直单元分别固定在竖直支撑梁和顶部支撑梁，通过微小角度的测量，获得微小位移的测量，然而该文件中由于顶部支撑梁和两个竖直支撑梁连接位置设置的角点有可能存在不一致的结构，如该角点的缺口公差不同，导致两个竖直支撑梁在外力作用下倾斜角度不同，变形不一致，导致存在微小位移测量不精确；且该位移测量装置中由于两个竖直支撑梁依靠下部角点固定连接，当顶部支撑梁受到微小的侧向载荷或振动时，对顶部支撑梁产生绕下部固定角点的弯矩，使
技术实现思路
1、为了克服现有技术中诸多问题中的至少一者，本专利技术提供了一种可进行精确测量的mems光纤悬臂式称重传感器及称重模块。
2、一种可进行精确测量的mems光纤悬臂式称重传感器，用于测量被测物体的重量或施力，具有悬臂梁，所述悬臂梁的内部具有容纳腔，所述容纳腔被分割为至少四个连接的面，所述悬臂梁的一端处于固定位置，另一端处于加载位置，被测物体被放置在加载位置的一端；设置在容纳腔内的第一面的至少一个闪耀光栅和设置在容纳腔内的第二面的至少一个准直器，所述第一面与第二面为容纳腔中相邻的两个面；且至少一个准直器与至少一个闪耀光栅处于同一竖直的平面内。当被测物体放置在加载位置，其重力作用与加载位置，使悬臂梁在该弯矩的作用下发生变形，由于该变形量微小，因此该容纳腔的截面有朝着平行四边形变化的趋势，因此容纳腔的相邻两个面产生对应的角度变化，相邻两个之间的角度变化引起准直器与闪耀光栅之间的角度发生变化，从而悬臂梁形变的监测，进而根据悬臂梁形变计算获得被测物体的重量。
3、可选的一个实施例中，该相邻的两个面在竖直平面即纸张平面的横截面形成有两条边，通过调整该容纳腔的相邻第一面的第一边与第二面的第二边的长度比值，调整悬臂梁在相同重力之间的变形，利用四边形的邻边之间的角度变化量的调节，可实现调整称重传感器的灵敏度。优选设置第一边为竖边，第二边为横边，进一步的设置竖边与横边的比值为1:1至1:4的范围，可以在被测物体产生相应应变时获得最佳的测量范围与灵敏度。
4、可选的一个实施例中，所述悬臂梁的固定位置和加载位置位于所述悬臂梁的所述容纳腔的两侧，优选为对角线位置，从而使得被测物体的重量离悬臂梁具有最大的力矩，增加悬臂梁的变形。例如所述悬臂梁的固定位置位于悬臂梁左端的下部，所述悬臂梁的加载位置位于悬臂梁右端的上部，利用被测物体的重力作用于加载位置，使悬臂梁产生变形，通过监测所述悬臂梁相邻两个面的对应角度变化，计算被测物体的重量。所述加载位置设置有托盘，所述固定位置连接有固定板用于对悬臂梁固定。
5、优选的，所述容纳腔的不同面的连接处形成多个角点，所述容纳腔内对称分布有4个角点，4个角点处设有结构强度薄弱的变形结构，优选所述变形结构为圆弧形槽，所述圆弧形槽位于4个角点上，将容纳腔分割为等效的平行四边形结构，利用在角点设置的变形结构，在所述悬臂梁受力变形时，防止角点位置的应力集中，同时可增加悬臂梁在变形过程中的倾斜角度，增加闪耀光栅对角度测量的精确度，从而提高对应变测量的精确度。
6、在一个可选的实施中，所述圆弧形槽与具有竖边的面相切，竖直相对的两个圆弧形槽的圆心的连线沿竖直方向延伸，利用该圆弧形槽的内壁实现弹性变形，防止悬臂梁变形过程应力集中，导致的不可逆损伤。
7、在一个可选的实施中，至少一个所述准直器通过准直器支架固定在平行于竖直面的第二面上，在所述第二面上固定连接有所述准直器支架，所述准直器安装于所述准直器支架上；所述闪耀光栅通过芯片固定杆固定在与所述第二面相邻的第一面上，所述芯片固定杆固定连接在所述第一面上，所述闪耀光栅安装在所述芯片固定杆上，所述芯片固定杆具有l型结构。
8、在一个可选的实施中，至少一个所述准直器通过准直器支架固定在具有平行于水平面的第二面上，在所述第二面上固定连接有所述准直器支架，所述准直器安装于所述准直器支架上；所述闪耀光栅通过芯片固定杆固定在与所述第二面相邻的第一面上，所述芯片固定杆固定连接在所述第一面上，所述闪耀光栅安装在所述芯片固定杆上。如此设置，使得芯片固定杆为直线型，不必采用l型结构，降低了容纳腔内各部件安装时干涉的可能性，降低了安装难度。
9、在一个优选的实施中，所述容纳腔为四面结构，具有四个平面，分别为第一面、第二面、第三面和第四面，所述第一面和所述第三面与竖直面平行，所述第二面和所述第四面与水平面平行，在所述第一面设置有两个闪耀光栅，在所述第三面设置有两个闪耀光栅，所述两个闪耀光栅均位于所述第一面和所述第三面的对角线位置的；对应于所述第一面和所述第三面的闪耀光栅，在所述第二面和所述第四面设置有相应的准直器。通过对角线位置设置的闪耀光栅，由多个闪耀光栅组成闪耀光栅桥，消除由于被测物体偏载造成测量不准确。例如当被测物体放置在托盘非中心位置时，该重量将对悬臂梁产生绕不同轴的弯矩，单一的闪耀光栅不能全面监测悬臂梁的变形，因此利用闪耀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MEMS光纤悬臂式称重传感器，用于测量被测物体的重量或施力，具有悬臂梁，所述悬臂梁的内部具有容纳腔，所述悬臂梁的一端处于固定位置，另一端处于加载位置，被测物体被放置在加载位置的一端；其特征在于，所述容纳腔包括至少四个连接的面，设置在容纳腔内的第一面的至少一个闪耀光栅和设置在容纳腔内的第二面的至少一个准直器，所述第一面与第二面为容纳腔中相邻的两个面；且至少一个准直器与至少一个闪耀光栅处于同一竖直的平面内，通过测量所述容纳腔的相邻两个面产生对应的角度变化，计算被测物体重量或施力。
2.根据权利要求1中所述的MEMS光纤悬臂式称重传感器，其特征在于，该相邻的两个面在竖直平面的横截面形成有两条边，通过调整该容纳腔的相邻第一面的第一边与第二面的第二边的长度比值，调整在相同重力下悬臂梁的变形，从而调整称重传感器的灵敏度。
3.根据权利要求1中所述的MEMS光纤悬臂式称重传感器，其特征在于，所述悬臂梁的固定位置和加载位置分别位于所述容纳腔的两侧;所述容纳腔的不同面的连接处形成多个角点，所述容纳腔内对称分布有4个角点，4个角点处设有结构强度薄弱的变形结构。
...【技术特征摘要】
1.一种mems光纤悬臂式称重传感器，用于测量被测物体的重量或施力，具有悬臂梁，所述悬臂梁的内部具有容纳腔，所述悬臂梁的一端处于固定位置，另一端处于加载位置，被测物体被放置在加载位置的一端；其特征在于，所述容纳腔包括至少四个连接的面，设置在容纳腔内的第一面的至少一个闪耀光栅和设置在容纳腔内的第二面的至少一个准直器，所述第一面与第二面为容纳腔中相邻的两个面；且至少一个准直器与至少一个闪耀光栅处于同一竖直的平面内，通过测量所述容纳腔的相邻两个面产生对应的角度变化，计算被测物体重量或施力。
2.根据权利要求1中所述的mems光纤悬臂式称重传感器，其特征在于，该相邻的两个面在竖直平面的横截面形成有两条边，通过调整该容纳腔的相邻第一面的第一边与第二面的第二边的长度比值，调整在相同重力下悬臂梁的变形，从而调整称重传感器的灵敏度。
3.根据权利要求1中所述的mems光纤悬臂式称重传感器，其特征在于，所述悬臂梁的固定位置和加载位置分别位于所述容纳腔的两侧;所述容纳腔的不同面的连接处形成多个角点，所述容纳腔内对称分布有4个角点，4个角点处设有结构强度薄弱的变形结构。
4.根据权利要求3中所述的mems光纤悬臂式称重传感器，其特征在于，所述变形结构为圆弧形槽。
5.根据权利要求4中所述的mems光纤悬臂式称重传感器，其特征在于，所述圆弧形槽与平行于竖直面的面相切，竖直相对的两个圆弧形槽的圆心的连线沿竖直方向延伸，所述圆弧形槽位于4个角点上，将容纳腔分割为等效的平行四边形结构。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晋峰，钟少龙，凌晶芳，
申请(专利权)人：上海拜安传感技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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