专利名称：三向力传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三向力传感器，可用于同步测量空间结构正交三方向的动静态荷载，属于仪器仪表领域。
背景技术：
近年来，在建筑、桥梁结构的抗震减震研究中，隔振垫作为减震的一个重要手段， 已经得到广泛使用。为了研究隔振设备的各向刚度，改进其抗震和承载性能，需要研究隔振 设备三个方向的同步受力情况。普通力传感器一般只能测量单个方向的荷载，无法直接同 时测得三个方向的受力大小，通过改变传感器芯体结构和电路，可以实现多方向力值测量。
发明内容本实用新型是针对目前抗震减震试验和设计的需求，开发一种新型的三向力传感 器，尤其是适用于隔振阻尼器用三向力传感器，可同步测量隔振阻尼器的正交三向受力。本 实用新型可作为一种通用的三向力传感器使用，根据实际需要扩大或减小最大吨位，应用 于各类建筑结构试验、抗震试验、长期监测试验等，从而获得结构实际的多向受力情况。本实用新型通过以下技术方案实现一种三向力传感器，包括传感器芯体、外壳、底座、上连接板和下连接板，传感器芯 体为两端带有上、下部圆柱头的圆柱体，上部圆柱头顶面固定连接有上连接板，下部圆柱头 外壁固定连接有底座，下部圆柱头底面固定连接有下连接板，底座与下连接板固连，传感器 芯体的外侧设有可活动外壳，可活动外壳与上连接板、传感器芯体、底座之间均留有间隙， 传感器芯体的主体外部贴有多个应变片。所述外壳外壁设有信号引出接口，外壳内壁对应各应变片均开设通孔，各通孔的 外端集中设在信号引出接口。所述信号引出接口采用航空插座式接口，应变片的导线通过各对应的通孔引向并 连接在信号引出接口。所述传感器芯体的主体外部的上端、下端和中部均沿周向各贴有呈90°夹角均勻 分布的四个应变片，其上端或下端有一端所贴的各应变片竖向对应中部所贴的各应变片呈 45°夹角，另一端所贴的各应变片竖向对应中部所贴的各应变片垂直。所述传感器芯体的主体外部的上端、下端和中部均沿周向各贴有呈90°夹角均勻 分布的四个应变片，其上端、下端所贴的各应变片竖向对应中部所贴的各应变片呈45°夹 角。所述传感器芯体的主体外部的上端、下端和中部均沿周向各贴有呈90°夹角均勻 分布的四个应变片，其上端、下端所贴的各应变片竖向对应中部所贴的各应变片垂直。所述传感器芯体的主体外部的中部所贴的四个应变片的形状为直角形或十字形。所述上连接板和下连接板上开设连接孔。与其他现有产品相比，本实用新型具有如下优点[0014]本实用新型的三向力传感器，在受力时可同步测量空间中相互正交的三个方向的交变力值。测量方式上做了改进，在保证Z向灵敏度的同时，X向、Y向的灵敏度得到了抑 制，从而扩大了这两个方向的量程范围。本实用新型的三向力传感器，可同时测量空间三方向的正负受力、动态范围大、灵 敏度高、稳定性好，各向相互串扰小、制作成本低，安装操作方便，可工业化生产。尤其适用 于与隔振阻尼器结合，研究阻尼器的减振消能效果，为建筑结构的抗震设计提供依据。同 时，更改连接板的尺寸，可配合各种装置测量其受力状况。

图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的局部结构示意图之一。图3为本实用新型的局部结构示意图之二。其中1、上连接板；2、外壳；3、信号引出接口 ；4、传感器芯体；5、底座；6、上部圆 柱头；7、下部圆柱头；8、应变片；9、下连接板；10、通孔；11、连接孔；12、螺孔；13、辅助定位 螺孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施对本实用新型作进一步地说明如图1所示，本实用新型的三向力传感器包括传感器芯体4、外壳2、底座5、上连接 板1和下连接板9。传感器芯体4优选采用传感器专用合金钢，具有较强的抗剪和抗弯能 力。传感器芯体4为两端带有上、下部圆柱头的圆柱体，上部圆柱头6顶面固定连接有上连 接板1，下部圆柱头7外壁固定连接有底座5，下部圆柱头7底面固定连接有下连接板9，底 座5与下连接板9固连，下部圆柱头7与底座5的底面齐平，以便与下连接板9紧密贴合并 固定。如图3所示，上、下连接板和传感器芯体4可通过螺孔、螺栓连接。如图3所示，在 优选实施例中，上、下连接板的板中央与传感器芯体4上、下部圆柱头的中央对应位置可设 置相配合的螺孔12，通过螺栓使其紧密连接，同时可设置若干个辅助定位螺孔13增强上、 下连接板和传感器芯体4之间的连接。传感器芯体4的外侧设有可活动外壳2，可活动外壳2与上连接板1、传感器芯体 4、底座5之间均留有间隙，方便上连接板1活动。如图2所示，传感器芯体4的主体外部贴有多个应变片8。传感器芯体4的主体外 部的中部所贴的四个应变片8的形状为直角形或十字形。应变片8的贴片位置可以为传感器芯体4的主体外部的上端、下端和中部均沿周 向各贴有呈90°夹角均勻分布的四个应变片8，其上端或下端有一端所贴的各应变片8竖 向对应中部所贴的各应变片8呈45°夹角，另一端所贴的各应变片8竖向对应中部所贴的 各应变片8垂直。应变片8的贴片位置或为如图1所示，传感器芯体4的主体外部的上端、下端和 中部均沿周向各贴有呈90°夹角均勻分布的四个应变片8，其上端、下端所贴的各应变片8 竖向对应中部所贴的各应变片8呈45°夹角。[0027] 应变片8的贴片位置也可以为如图2所示，传感器芯体4的主体外部的上端、下 端和中部均沿周向各贴有呈90°夹角均勻分布的四个应变片8，其上端、下端所贴的各应 变片8竖向对应中部所贴的各应变片8垂直。如图1所示，外壳2外壁设有信号引出接口 3，外壳2内壁对应各应变片8均开设 通孔10，各通孔10的外端集中设在信号引出接口 3。信号引出接口 3采用航空插座式接口， 应变片8的导线通过各对应的通孔10引向并连接在信号引出接口 3，X、Y、Z三个方向的接 口相互独立，使用时直接插入配套的接头把信号连接到采集仪器。X、Y、Z三个方向应变的 桥路均采用全桥连接，可进行温度自补偿，受环境干扰小，灵敏度高。如图3所示，上连接板1和下连接板9上开设连接孔11，可与被测试件如隔振阻尼 器紧密连接，进行静态或动态的交变测试。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求一种三向力传感器，包括传感器芯体(4)、外壳(2)、底座(5)、上连接板(1)和下连接板(9)，其特征在于所述传感器芯体(4)为两端带有上、下部圆柱头的圆柱体，上部圆柱头(6)顶面固定连接有上连接板(1)，下部圆柱头(7)外壁固定连接有底座(5)，下部圆柱头(7)底面固定连接有下连接板(9)，底座(5)与下连接板(9)固连，传感器芯体(4)的外侧设有可活动外壳(2)，可活动外壳(2)与上连接板(1)、传感器芯体(4)、底座(5)之间均留有间隙，传感器芯体(4)的主体外部贴有多个应变片(8)。
2.根据权利要求1所述的三向力传感器，其特征在于所述外壳(2)外壁设有信号引出 接口(3)，外壳(2)内壁对应各应变片(8)均开设通孔(10)，各通孔(10)的外端集中设在 信号引出接口(3)。
3.根据权利要求1或2所述的三向力传感器，其特征在于所述信号引出接口(3)采用航空插座式接口，应变片(8)的导线通过各对应的通孔(10)引向并连接在信号引出接口 ⑶。
4.根据权利要求1所述的三向力传感器，其特征在于所述传感器芯体(4)的主体外部 的上端、下端和中部均沿周向各贴有呈90°夹角均勻分布的四个应变片(8)，其上端或下 端有一端所贴的各应变片(8)竖向对应中部所贴的各应变片(8)呈45°夹角，另一端所贴 的各应变片(8)竖向对应中部所贴的各应变片(8)垂直。
5.根据权利要求1所述的三向力传感器，其特征在于所述传感器芯体(4)的主体外部 的上端、下端和中部均沿周向各贴有呈90°夹角均勻分布的四个应变片(8)，其上端、下端 所贴的各应变片(8)竖向对应中部所贴的各应变片(8)呈45°夹角。
6.根据权利要求1所述的三向力传感器，其特征在于所述传感器芯体(4)的主体外部 的上端、下端和中部均沿周向各贴有呈90°夹角均勻分布的四个应变片(8)，其上端、下端 所贴的各应变片(8)竖向对应中部所贴的各应变片(8)垂直。
7.根据权利要求4或5或6所述的三向力传感器，其特征在于所述传感器芯体(4)的 主体外部的中部所贴的四个应变片(8)的形状为直角形或十字形。
8.根据权利要求1所述的三向力传感器，其特征在于所述上连接板(1)和下连接板 (9)上开设连接孔(11)。
专利摘要本实用新型公开了一种三向力传感器，包括传感器芯体、外壳、底座、上连接板和下连接板，传感器芯体为两端带有上、下部圆柱头的圆柱体，上部圆柱头顶面固定连接有上连接板，下部圆柱头外壁固定连接有底座，下部圆柱头底面固定连接有下连接板，底座与下连接板固连，传感器芯体的外侧设有可活动外壳，可活动外壳与上连接板、传感器芯体、底座之间均留有间隙，传感器芯体的主体外部贴有多个应变片。本实用新型的三向力传感器，可同时测量空间三方向的正负受力、动态范围大、灵敏度高、稳定性好，各向相互串扰小、制作成本低，安装操作方便，可工业化生产。
文档编号G01L1/00GK201772958SQ20092028278
公开日2011年3月23日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者陆伟东, 韩晓健 申请人:南京工业大学;南京工大建设工程技术有限公司