专利名称：力矩原理二维测力称重传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种称重传感器，具体涉及一种基于力矩原理的二维测力称重传 感器，主要应用于铁路轮轨间作用力的检测。
技术背景铁路机车车辆在铁路线路上运行时会对钢轨产生垂直方向上的重力和水平方向 上的推力，为了保证铁路运输的安全，防止车辆超载、偏载和故障车辆对钢轨水平方向上造 成过大载荷，近年来，“铁路货车安全检测装置”已在铁路部门得到大量的使用，该装置通过 采用在特殊轨枕上安装二维测力称重传感器的技术来实现对车轮和钢轨间的垂直力与横 向力的检测。现有的二维测力称重传感器采用在传感器的不同位置取向上粘贴两种电阻应变 计的方式实现垂直力与横向水平力的测量。参见图1和图2所示应变计贴片图及电路原理 图，二维测力称重传感器包括弹性体21、第一应变区22、第二应变区24、第三应变区23、第 四应变区25和电缆26，第一应变区22和第三应变区23位于弹性体的一侧，第二应变区24 和第四应变区25位于弹性体的另一侧，第一应变区22内粘贴垂直力测量应变计组Rl、R2 及横向力测量应变计组Rll、R12，第二应变区24内粘贴垂直力测量应变计组R 3、R4及横 向力测量应变计组R13、R14，第三应变区23内粘贴垂直力测量应变计组R5、R6及横向力测 量应变计组R15、R16，第四应变区内粘贴垂直力测量应变计组R7、R8及横向力测量应变计 组R17、R18。R1-R8组成一个测量桥路测量钢轨所承受的垂直载荷，R11-R18组成另一个测 量桥路测量钢轨所承受的横向载荷。由于水平力造成的传感器变形量比较小，输出灵敏度 和准确度都较低。这种传感器使用应变计过多，导致贴片工艺繁琐，成本较高。
发明内容针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种力矩原理二维测力称重传感 器，基于力矩原理改进称重传感器的结构，减少生产过程中的贴片和检测工序，降低生产成 本，增加输出灵敏度。为达上述目的，本实用新型采用了以下技术方案一种力矩原理二维测力称重传感器，包括弹性体、第一应变区、第二应变区、第三 应变区、第四应变区和电缆，其中，第一应变区和第三应变区位于弹性体的一侧，第二应变 区和第四应变区位于弹性体的另一侧，第一应变区内的应变计组与第二应变区内的应变计 组构成一个独立的测量桥路，第三应变区内的应变计组与第四应变区内的应变计组构成另 一个独立的测量桥路。本实用新型还可通过以下方案进一步实现所述的力矩原理二维测力称重传感器，其中，所述第一应变区与第二应变区、第三 应变区与第四应变区分别位于传感器弹性体的两端，第一应变区的应变计组与第二应变区 的应变计组构成一个独立测量桥路，第三应变区的应变计组与第四应变区的应变计组构成一个独立测量桥路。所述的力矩原理二维测力称重传感器，其中，所述两个独立测量桥路采用同一激 励电源及同一条多芯电缆。由于采用了以上技术方案，本实用新型具备如下技术效果1、本实用新型的力矩原理二维测力称重传感器，在传感器的两端构建两个独立的 测量桥路。采用同一激励电源，在同一条多芯电缆中传输电源和输出信号，利用两个测量桥 路的输出之和测量钢轨所受的垂直载荷；禾_两个测量桥路的输出之差测量钢轨所受到的 横向载荷，输出灵敏度高，测量结果准确；2、本实用新型的力矩原理二维测力称重传感器，取消了原二维测力称重传感器中 的横向测量传感器R11-R18，只需要4个应变计组即可实现测量垂直和横向载荷，节约资 源，降低成本；3、本实用新型的力矩原理二维测力称重传感器，减少生产过程中的贴片和检测工 序，加工更加快捷方便。

图1为现有技术中二维测力称重传感器的应变计贴片图，其中，图Ia为正面贴片 图，图Ib为透视贴片图；图2为现有技术中二维测力称重传感器的应变计电路原理图；图3为本实用新型力矩原理二维测力称重传感器的应变计贴片图，其中，图3a为 正面贴片图，图3b为透视贴片图；图4为本实用新型力矩原理二维测力称重传感器的应变计电路原理图；图5为力矩原理二维测力称重传感器的安装示意图。
具体实施方式
如图3-4所示，一种力矩原理二维测力称重传感器，包括弹性体21、第一应变区 22、第二应变区24、第三应变区23、第四应变区25和电缆26，第一应变区22和第三应变区 23位于弹性体的一侧，第二应变区24和第四应变区25位于弹性体的另一侧。第一应变区 22内粘贴应变计组Rl和R2，第二应变区24内粘贴应变计组R3和R4，第三应变区23内粘 贴应变计组R5和R6，第四应变区25内粘贴应变计组R7和R8。第一应变区22与第二应变 区24的应变计Rl R4构成一个独立测量桥路；第三应变区23与第四应变区25的应变计 R5 R8构成另一个独立测量桥路，两组应变计的桥路输出信号分别与承受的垂直载荷成 正比。两个独立测量桥路采用同一激励电源，在同一条多芯电缆传输电源和输出信号。利 用两个独立测量桥路输出之和测量钢轨所受到的垂直载荷；利用两个独立测量桥路输出之 差测量钢轨所受到的横向载荷。具体安装是，参见图5所示，力矩原理二维测力称重传感器2利用安装螺栓3紧固 在底座1上，利用扣件螺栓5将钢轨挡块4安装在力矩原理二维测力称重传感器的承载面 的两侧，承载面上装有通用橡胶垫板6，钢轨7利用尼龙档板8、扣件9和扣件螺母10安装 在力矩原理二维测力称重传感器2上。当钢轨6的轨头受到垂直载荷时，将两独立测量桥 路输出信号相加可以获得与垂直载荷成正比的垂直载荷。
权利要求一种力矩原理二维测力称重传感器，包括弹性体、第一应变区、第二应变区、第三应变区、第四应变区和电缆，其特征在于第一应变区和第三应变区位于弹性体的一侧，第二应变区和第四应变区位于弹性体的另一侧，第一应变区内应变计与第二应变区内应变计构成一个独立的测量桥路，第三应变区内应变计与第四应变区内应变计构成另一个独立的测量桥路。
2.根据权利要求1所述的力矩原理二维测力称重传感器，其特征在于所述第一应变区、第二应变区、第三应变区和第四应变区分别由两组应变计组成，第一 应变区的两组应变计与第二应变区的两组应变计构成一个独立测量桥路，第三应变区的两 组应变计与第四应变区的两组应变计构成一个独立测量桥路。
3.根据权利要求1或2所述的力矩原理二维测力称重传感器，其特征在于 所述的两个独立测量桥路采用同一激励电源及同一条多芯电缆。
专利摘要本实用新型涉及一种力矩原理二维测力称重传感器，包括弹性体、第一应变区、第二应变区、第三应变区、第四应变区和电缆，其中，第一应变区和第三应变区位于弹性体的一侧，第二应变区和第四应变区位于弹性体的另一侧，第一应变区内应变计与第二应变区内应变计构成一个独立的测量桥路，第三应变区内应变计与第四应变区内应变计构成另一个独立的测量桥路。本实用新型可用于测量车轮对钢轨的垂直载荷和横向载荷，具有工艺简单，灵敏度高和成本低的特点。
文档编号G01G3/12GK201765035SQ20102051353
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者周用贵, 姜会增, 王行方, 白露 申请人:北京华横新技术开发有限公司;中国铁道科学院研究院标准计量研究所