一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统，该系统包括具有容纳空间的封闭外壳，在外壳内部设有双孔悬臂梁，两端分别连接伸出外壳可拆卸的测量杆和固定杆，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，所述双孔悬臂梁内嵌入放大装置并密封。采用“有源放大+双孔悬臂梁+高精度电阻应变片”技术，并设计带有防浸润硅橡胶环的可拆卸测量杆，大幅提高了张力换能器的性能，包括灵敏度、长期稳定性、线性度、重复性等，显著提高生物信号的检测精度，使实验数据更加准确可靠，进一步提高实验成功率和实验教学效果。

【技术实现步骤摘要】
一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统
本技术属于张力换能器的
，涉及一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统，尤其是涉及一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器及张力测量系统。
技术介绍
目前，我国基础医学实验研究中使用的张力换能器，普遍采用单悬臂梁、单面贴一片2×2MM2半导体应变片技术，如图1所示，该片加工成两横(R1、R4)两纵(R2、R3)四个栅丝组成，工作原理如图2所示：R1、R4用于测量，R2、R3温度补偿(由于半导体材料温度系数高，因此在同硅片上做上两个电阻用于温度补偿)构成惠斯通电桥，电位器W用于静态调节输出电压为零伏。当外力作用于悬梁臂的测量端受力点，使之作轻微位移时，则R1、R4被受拉(电阻增大)或受压(减小)，电阻R2、R3与受力方向垂直，因此电阻不发生改变，此时电桥失去平衡，即有电压输出，而且输出电压的大小与施加的外力大小呈线性关系，此电压信号经过放大后，可输入示波器显示，或输入记录仪记录。这是典型的九十年代的技术特点。在当时的技术条件下，灵敏度是换能器最主要的技术指标，如果灵敏度不高，则无法采集较为微弱的生物信号。裸露半导体应变片及其引线，可以有效提高张力换能器的灵敏度，这也是目前普遍采用的技术方案，如图3所示为完全裸露的半导体应变片。然而，这种方案在提高灵敏度的同时也存在着很大缺陷，即应变片缺少相应的保护措施，一旦有离子溶液或其他腐蚀性溶液进入，很容易腐蚀应变片及其引线，导致换能器的损坏，如图4所示为严重腐蚀的半导体应变片。为了满足医学实验研究中使用的张力换能器防腐蚀的要求，同时提高生物信号的检测精度，进一步提高实验成功率和实验教学质量，是本
亟待解决的问题。综上所述，现有技术中如何解决医学实验研究中使用的张力换能器防腐蚀的问题，以及如何在防腐蚀的情况下保证甚至提高生物信号的检测精度的问题，尚缺乏行之有效的解决方案。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，解决现有技术中如何解决医学实验研究中使用的张力换能器防腐蚀的问题，以及如何在防腐蚀的情况下保证甚至提高生物信号的检测精度的问题，本技术提供了一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统，尤其是提供了一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器及张力测量系统，采用“双孔悬臂梁+高精度电阻应变片+有源放大技术”的设计方案，并设计带有防浸润硅橡胶环的可拆卸测量杆，可有效避免腐蚀性溶液进入，彻底解决医学实验中各种溶液腐蚀导致的换能器损坏问题。本专利技术的第一目的是提供一种双孔悬臂梁式张力换能器。为了实现上述目的，本专利技术采用如下一种技术方案：一种双孔悬臂梁式张力换能器，包括：双孔悬臂梁，两端分别为测量端和固定端，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，应变片互相连接组成惠斯通电桥。本专利技术的第二目的是提供一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器。为了实现上述目的，本技术采用如下一种技术方案：一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器，包括：具有容纳空间的封闭外壳，在外壳内部设有双孔悬臂梁，两端分别为测量端和固定端，分别连接伸出外壳可拆卸的测量杆和固定杆，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，应变片互相连接组成惠斯通电桥，所述双孔悬臂梁内嵌入放大装置并密封。作为进一步的优选方案，两组所述应变片采用之间阻值偏差小于1Ω的箔式金属电阻应变片，分贴于双孔悬臂梁外壁与双孔的最薄处。作为进一步的优选方案，所述测量杆采用钛合金材料，所述测量杆上与连接所述双孔悬臂梁相对的一端设置第一通孔。作为进一步的优选方案，所述双孔悬臂梁测量端水平中心到双孔设置孔径与测量杆直径相等的第二通孔，所述双孔悬臂梁固定端水平中心到双孔设置孔径为测量杆直径与两倍最大允许形变之和的第三通孔，所述测量杆固定端穿过第三通孔通过双孔延伸至第二通孔内。作为进一步的优选方案，所述测量杆上依次安装两道可拆卸的硅橡胶环。作为进一步的优选方案，所述双孔悬臂梁内还嵌入与放大装置电路连接的调零装置并密封。作为进一步的优选方案，所述外壳包括壳体，所述壳体一端设置可通过测量杆的第四通孔，所述壳体另一端设置可通过固定杆的第五通孔，所述壳体设置盖板，形成可开合的具有容纳空间的结构，所述壳体处于合并状态时为封闭结构；壳体通过固定螺丝与双孔悬臂梁固定连接。作为进一步的优选方案，所述外壳上还设置水准器。作为进一步的优选方案，根据测量信号调试优化所述双孔悬臂梁的测量端。作为进一步的优选方案，所述放大装置连接输出端。本技术的第三目的是提供一种张力测量系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下一种技术方案：一种张力测量系统，包括上述的一种双孔悬臂梁式张力换能器或一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器，通过第一通孔与被测物连接，输出端与信息处理装置连接。本技术的有益效果：1、本技术所述的一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统，采用“双孔悬臂梁+高精度电阻应变片+有源放大技术”的设计方案，并设计带有防浸润硅橡胶环的可拆卸测量杆，有效避免腐蚀性溶液进入，彻底解决医学实验中各种溶液腐蚀导致的换能器损坏问题。2、专利技术所述的一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统，在防腐蚀的同时，采用先进的高精度电阻应变片，大幅提高张力信号的检测精度，进一步提高实验效果和实验教学质量。3、专利技术所述的一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统，采用全封闭结构，有效实现防腐、温度和蠕变自动补偿等功能，大幅度提高张力换能器可靠性及耐用性。4、专利技术所述的一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统，所述测量杆采用钛合金材料且可拆卸，具有质量轻、强度大、防腐蚀、清理拆装方便的特点。5、专利技术所述的一种防腐蚀张力换能器及张力测量系统，采用放大装置和调零装置嵌入双孔悬臂梁，提升双孔悬臂梁+高精度电阻应变片输出信号幅值，实现本技术与现有技术中的张力换能器的互换使用，保证本技术防腐蚀张力换能器的通用性。附图说明图1为现有技术中的2×2mm2半导体应变片实物图；图2为现有技术中的应变片工作原理示意图；图3为现有技术中的完全裸露的半导体应变片示意图；图4为现有技术中的严重腐蚀的半导体应变片示意图；图5为本专利技术的张力换能器的结构示意图；图6为本专利技术的惠斯通电桥结构示意图；图7为本专利技术的防腐蚀张力换能器的结构示意图；图8为实施例1离体蛙心灌流实验装置示意图；其中，1-固定杆，2-壳体，3-双孔悬臂梁，4-应变片，5-悬臂梁双孔，6-放大装置，7-调零装置，8-输出信号线，9-水准器，10-固定螺丝，11-硅橡胶环，12-测量杆，13-固定端，14-测量端，15-蛙心插管，16-蛙心标本，17-蛙心夹，18-丝线，19-张力换能器，20-生物信息处理系统。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明：应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。针对现有技术中存在的不足，解决现有技术中如何解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双孔悬臂梁式张力换能器，其特征在于，包括：双孔悬臂梁，两端分别为测量端和固定端，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，应变片互相连接组成惠斯通电桥。

【技术特征摘要】
1.一种双孔悬臂梁式张力换能器，其特征在于，包括：双孔悬臂梁，两端分别为测量端和固定端，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，应变片互相连接组成惠斯通电桥。2.一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器，其特征在于，包括：具有容纳空间的封闭外壳，在外壳内部设有双孔悬臂梁，两端分别为测量端和固定端，分别连接伸出外壳可拆卸的测量杆和固定杆，两组应变片分贴于双孔悬臂梁两侧，应变片互相连接组成惠斯通电桥，所述双孔悬臂梁内嵌入放大装置并密封。3.据权利要求1或2所述的张力换能器，其特征在于，两组所述应变片采用之间阻值偏差小于1Ω的箔式金属电阻应变片，分贴于双孔悬臂梁外壁与双孔的最薄处。4.据权利要求2所述的一种防腐蚀的双孔悬臂梁式张力换能器，其特征在于，所述测量杆采用钛合金材料，所述测量杆上与连接所述双孔悬臂梁相对的一端设置第一通孔。5.根据权利要求2所述的张力换能器，其特征在于，所述测量杆上依次安装两道可拆卸的硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萍，王彩静，李肖岩，徐红岩，陈融，马剑峰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东,37