一种冲击力检测机构制造技术

本发明专利技术提供的冲击力检测机构是一种基于Galfenol合金的冲击力检测机构，该冲击力检测机构包括：底座，设置在底座上的可拆除模块，通过螺纹连接在底座上Galfenol梁；所述Galfenol梁为检测机构的主体，其尾部与一块永磁体紧密贴合，其中部有信号提取线圈，其端部与力传递杆紧密连接；力传递杆上面连接有施力模块，力传递杆下面为安置于底座上的限位凸台；所述永磁体外包裹着一层减震层，放置在底座和可拆除模块之间的空腔内。本发明专利技术结构简单、便于安装，可以实现对冲击载荷的测量，此外，作为检测主体的Galfenol合金采用悬臂梁结构，能有效提高检测机构的灵敏度。

Impact force detecting mechanism

The detection mechanism of impact force provided by the invention is a detection mechanism based on the impact force of Galfenol alloy, including the detection mechanism of the impact: base, setting the removable module on the base and connected to the base of Galfenol beam through threads; the Galfenol beam as the main detection mechanism, and the tail of a permanent magnet tightly, which have signal extraction coil, the end is closely connected with the force transfer rod; force transfer lever force module connected above the force transmission rod on the base for the placement of the limiting boss; the permanent magnet is wrapped with a layer of shock absorption layer, and can be placed in the base cavity demolition between the modules in. The structure of the invention is simple and easy to install, and the measurement of impact load can be realized. In addition, the Galfenol alloy used as the detecting main body adopts the cantilever beam structure, and the sensitivity of the detection mechanism can be effectively improved.

【技术实现步骤摘要】
一种冲击力检测机构
本专利技术涉及一种基于Galfenol合金(Fe-Ga合金)的冲击力检测机构，该检测机构主体采用悬臂梁结构，以提高检测机构的灵敏度，敏感性元件采用Galfenol合金，利用其磁致伸缩逆效应实现对外部冲击力的检测。
技术介绍
冲击力是指物体相互碰撞时出现的力。在碰撞或是打击过程中，物体间突然增大而后迅速消失的力，又称冲力或是碰撞力。冲击力是一种瞬态现象，特点是作用时间极短，但是量数值可以达到很大。由冲击力产生的冲击震动对于机械部件的可靠性、稳定性及其寿命有至关重要的影响，检测冲击力的瞬态响应过程，是现代工业生产和先进制造技术中的重要课题。对冲击力进行检测需要使用高度专业化的设备。传统的力检测方法有两种，分别是应变式力检测和压电式力检测，前者利用应力引起的电阻值变化进行检测，但是该方法对应变片的装配精度要求较高，线性工作区间小，动态响应差；后者利用材料的压电效应进行力检测，但是压电材料脆性较大，无法对大应力进行测量，而冲击力的数值一般都较大，这便大大限制了压电材料在冲击力检测上的应用。磁致伸缩力传感技术是一类较新的力检测技术，其中典型代表就是基于超磁致伸缩材料(GMM，牌号Terfenol-D)，但是与压电材料一样，Terfenol-D脆性也较大，无法承受较大载荷，也不适合对冲击力进行测试。上述检测方法皆因为材料的脆性或者自身强度问题限制了其在冲击力检测方面的应用。由于上述材料的脆性都较大，故不能直接将冲击力施加到这些材料上，而是采用间接检测的方式来测量冲击力的大小，测量过程中需要设计专门的保护机构进行配套工作，使得传感器的结构复杂化。Galfenol合金具备优良的力学性能与磁致伸缩效应，抗冲击能力强，脆性小，可以利用传统的金属加工方法对其进行机械加工和焊接，与其他材料相比，更适合应用于冲击力检测机构的设计。本专利技术针对上述冲击力检测方法的不足以及Galfenol合金的优异性能，提出了一种基于Galfenol合金的冲击力检测机构。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种基于Galfenol合金的冲击力检测机构，该检测机构能够实现对冲击力的直接测量，同时，Galfenol合金制成悬臂梁结构，能大大提高检测时的灵敏度。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：本专利技术提供的冲击力检测机构，是一种基于Galfenol合金的冲击力检测机构，该冲击力检测机构包括：底座，设置在底座上的可拆除模块，通过螺纹连接在底座上Galfenol梁；所述Galfenol梁为检测机构的主体，其尾部与一块永磁体紧密贴合，其中部有信号提取线圈，其端部与力传递杆紧密连接；力传递杆上面连接有施力模块，力传递杆下面为安置于底座上的限位凸台；所述永磁体外包裹着一层减震层。所述的检测主体Galfenol梁，其由具备优良的力学性能与磁致伸缩效应，抗冲击能力强，脆性小的铁镓合金制成。当施力模块的冲击力作用于Galfenol梁上时，由示波器或数据采集卡对信号提取线圈上的电压信号进行提取，提取后的电压信号通过调制解调、滤波处理，得到表征冲击力大小的电压信号，然后经过相应的换算关系，获得冲击力的大小。所述永磁体安放在底座和可拆除模块的形成的空腔内，用于提供稳定的偏置磁场。所述Galfenol梁为悬臂梁结构，该悬臂梁整体为弧形变截面结构，其横截面为梯形。所述Galfenol梁通过螺纹与底座的螺纹孔连接在一起；该梁由伸出部分与固定部分组成，二者之间采用曲面过渡。所述力传递杆穿过Galfenol梁上的通孔，两者为间隙配合，Galfenol梁的上侧抵在力传递杆阶梯轴的轴肩上，Galfenol梁的下侧通过固定螺母的挤压力固定。所述减震层的材料为双面带胶EVA。本专利技术与现有技术相比，具有以下主要的优点：1.结构简单、便于安装：敏感元件采用Galfenol合金(Fe-Ga合金)，Galfenol合金(Fe-Ga合金)具有优良的力学性能与磁致伸缩效应，抗冲击能力强，脆性小，可以利用传统的金属加工方法对其进行机械加工和焊接，冲击力可以作用于敏感元件本身，不需要配套的保护装置，结构更简单；在底座上冲击力作用点正下方设置了一个简单的凸台，以此来限制Galfenol梁的最大位移，避免Galfenol梁出现过大的应变而破坏，省去了复杂的限位装置，使整个检测机构结构更简单；Galfenol梁的刚度足够大，在承受冲击过后可以自动回位，与其紧密接触的力传递杆与施力模块也可以跟着回位，所以在这里不需要专门的回位装置，极大地简化了检测机构的结构。2.利用敏感性元件的磁致伸缩逆效应可以实现对外部冲击力的检测，动态响应好。3.灵敏度高：检测机构主体采用悬臂梁式结构，其应变灵敏度为两端固定的梁的8倍，悬臂梁整体为弧形，横截面为梯形，其应变灵敏度比一般矩形截面的矩形梁略高，采用这种结构可以提高检测机构的灵敏度；悬臂梁采用螺纹固定在底座上，更紧凑、稳定。4.具有稳定的励磁磁场、节能：该检测机构采用永磁体进行励磁，与励磁线圈相比，可以提供更稳定的励磁磁场；不需要额外的励磁供电电路，大大减小了测试过程中的能量损耗；在永磁体周围包裹着一层减震层，该减震层的材料为双面带胶EVA，该材料不导磁，不会影响永磁磁路。5.强度高、测试范围更广：悬臂梁的固定部位承受最大载荷，因此在其固定部位采用曲面过度，增加了悬臂梁的连接部位的厚度，能有效提高悬臂梁连接部位的强度，因此能测试更大的冲击力；当有冲击力作用于施力模块时，施力模块上的冲击力通过力传递杆传递到Galfenol梁上，Galfenol梁受到冲击力驱动时，Galfenol梁上的磁感应强度会发生变化，即Galfenol梁上的磁通量会发生变化，而信号提取线圈会检测到这种变化，并且在两端会产生一定大小的感应电压，通过一定的信号提取设备(示波器或者数据采集卡)便可测得该感应电压，通过感应电压与冲击力之间的换算关系，便可得知施加的冲击力的大小。附图说明图1为两端固定的梁与一端固定一端自由的梁的应变对比。图2为梯形横截面的弧形悬臂梁与矩形横截面的矩形悬臂梁的应变对比。图3为冲击力检测机构总体的结构示意图。图4为Galfenol梁(即Fe-Ga合金)的结构示意图。图5为图4的俯视图。图6为图4的左视图。图7为力传递杆与Galfenol梁的连接示意图。图8为悬臂梁总体的结构示意图。图9为本专利技术冲击力检测机构的工作示意图。图10为限位装置的结构示意图。图11为底座可拆除模块的结构示意图。图中：1.底座；101.可拆除模块；2.力传递杆；3.施力模块；4.信号提取线圈；5.Galfenol梁；501.固定螺纹；502.弧形变截面梁；503.过渡曲面；504.梯形截面；6.永磁体；7.减震层；8.固定螺母；9.限位凸台。具体实施方式本专利技术涉及一种基于Galfenol合金的冲击力检测机构，包括底座，设置在底座上的可拆除模块，通过螺纹连接在底座上的Galfenol梁，Galfenol梁尾部设有与Galfenol梁紧密贴合的永磁体，永磁体外包裹着一层减震层，放置在底座和可拆除模块之间的空腔内，Galfenol梁中部为信号提取线圈，Galfenol梁前端设有与其紧密连接的力传递杆，力传递杆与Galfenol梁为间隙配合，通过固定螺母的挤压力与悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲击力检测机构，其特征是一种基于Galfenol合金的冲击力检测机构，该冲击力检测机构包括：底座，设置在底座上的可拆除模块，通过螺纹连接在底座上Galfenol梁；所述Galfenol梁为检测机构的主体，其尾部与一块永磁体紧密贴合，其中部有信号提取线圈，其端部与力传递杆紧密连接；力传递杆上面连接有施力模块，力传递杆下面为安置于底座上的限位凸台；所述永磁体外包裹着一层减震层。

【技术特征摘要】
1.一种冲击力检测机构，其特征是一种基于Galfenol合金的冲击力检测机构，该冲击力检测机构包括：底座，设置在底座上的可拆除模块，通过螺纹连接在底座上Galfenol梁；所述Galfenol梁为检测机构的主体，其尾部与一块永磁体紧密贴合，其中部有信号提取线圈，其端部与力传递杆紧密连接；力传递杆上面连接有施力模块，力传递杆下面为安置于底座上的限位凸台；所述永磁体外包裹着一层减震层。2.根据权利要求1所述的冲击力检测机构，其特征在于：所述检测主体Galfenol梁，其由具备优良的力学性能与磁致伸缩效应，抗冲击能力强，脆性小的铁镓合金制成。3.根据权利要求2所述的冲击力检测机构，其特征在于：当施力模块的冲击力作用于Galfenol梁上时，由示波器或数据采集卡对信号提取线圈上的电压信号进行提取，提取后的电压信号通过调制解调、滤波处理，得到表征冲击力大小的电压信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，杨家斌，舒亮，李鹏辉，陈定方，赵加伟，陈阳鹏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42