一种剪切式单向力压电传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种剪切式单向力压电传感器，属于传感测控领域，特别涉及飞行器风洞试验中张线所受拉力的测量。本发明专利技术的剪切式单向力压电传感器包括上盖、晶盒、底座、预紧螺栓和螺母。通过预紧螺栓给晶盒提供预紧力，当外力作用时，基于压电石英的剪切效应，该传感器能够产生输出。当晶片数量相同时，该传感器的灵敏度为拉压式压电传感器的2倍。

A kind of shear type single direction force piezoelectric sensor

【技术实现步骤摘要】
一种剪切式单向力压电传感器
本专利技术属于传感测控
，涉及一种应用于张线拉力测量的单向力压电传感器。
技术介绍
风洞测力试验是指将一定缩尺比的飞行器模型置于风洞中，通过施加人工气流的方法，测量在特定位姿时模型所受的气动多维力。风洞试验测量结果对飞行器的外形设计、结构设计、材料选择等方面都具有重要的指导意义，因此，测量结果的准确性至关重要。提高测量结果的准确性主要包括两种途径，一是选取高性能的传感器，二是采用合适的支撑方式。风洞试验中，飞行器模型的位姿是通过支撑系统来保证的。目前风洞试验中常用的支撑方式有尾部支撑、背部支撑、腹部支撑等多种支撑形式，而这些传统硬式支撑结构的存在会破坏模型周围的流场，进而对模型所受气动多维力的准确测量产生影响，即产生支架干扰。近年来发展的张线支撑对模型表面流场破坏较小，且在低速风洞实验中能够保持足够的刚度，故受到广泛关注。张线支撑是指在模型合适位置布置多个支撑点，通过带有传感器的张线来保证飞行器模型的位姿。考虑到张线的受力特点，即只能承受沿其轴线方向的拉力，故张线上的传感器多为单向力传感器。当外力作用在飞行器模型上时，传感器会有输出，通过与支撑方式匹配的数学模型求得模型所受的外力。因此，高性能的传感器对气动多维力最终测量结果的精度至关重要。此外，相较于传统的应变式传感器，以压电石英为敏感元件的压电传感器具有刚度高、灵敏度高、抗干扰能力强的特点，非常适用于风洞中气动多维力的测量。因此，设计一种适用于张线支撑的高性能单向力压电传感器对提高气动多维力的测量精度显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术解决的技术难题是设计一种适用于张线测量的高性能单向力压电传感器，该传感器根据压电晶片的剪切效应测得所感受到的力值，在灵敏度方面有显著提升。本专利技术的技术方案：一种剪切式单向力压电传感器，主要由上盖1、预紧螺栓2、晶盒4、底座5和螺母6组成；所述的上盖1与底座5结构类似，均为“L”型结构；上盖1与底座5的一外表面都开有螺纹孔，以方便与活节螺栓3的连接；上盖1与底座5的一内表面设有凸台7，保证装配过程中与晶盒4的配合关系；螺纹孔与凸台7位于“L”型结构的同一支臂上；所述的上盖1与底座5不同之处在于上盖1具有矩形矩形凸台9，底座5具有矩形凹槽8，矩形凸台9与凹槽8通过公差配合，以保证上盖1与底座5的位置关系，即形成内部存在安放晶盒4空间的配合结构；所述的晶盒4内部所使用的压电石英晶片为Y0型，晶片数量与测试要求的灵敏度有关；所述的晶盒4所需要的预紧力由预紧螺栓2与螺母6提供。本专利技术的有益效果：本专利技术所设计的剪切式单向力压电传感器，其测量原理是压电效应中的剪切效应，与传统的拉压式单向力压电传感器相比，当使用相同数量的晶片时，其灵敏度为拉压型传感器的2倍，提高了张线所受拉力的测量精度。附图说明图1为剪切式单向力压电传感器整体结构示意图。图2为剪切式单向力压电传感器的爆炸图。图中：1上盖；2预紧螺栓；3活节螺栓；4晶盒；5底座；6螺母；7凸台；8矩形凹槽；9矩形凸台。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。上盖1与底座5通过矩形矩形凸台9和矩形凹槽8配合装配，晶盒4由二者的凸台7定位；进一步的，通过预紧螺栓2和螺母6对晶盒4施加预紧力，以提供产生摩擦力所需的正压力条件。活节螺栓3分别于上盖1和底座5通过螺纹连接，二者轴线共线且与晶盒4的对称面在同一平面内；进一步的，张线与活节螺栓3连接，且张线的轴线与活节螺栓3的轴线共线。晶盒4内放置的石英晶片为Y0切型，其具体数量与测量要求的灵敏度有关，应保证晶盒4具有统一规格、不同灵敏度的可替换型。以上所述仅为本专利技术示意性的具体实施方式，并非用以限定本专利技术的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本专利技术的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种剪切式单向力压电传感器，其特征在于，该剪切式单向力压电传感器主要由上盖(1)、预紧螺栓(2)、晶盒(4)、底座(5)和螺母(6)组成；/n所述的上盖(1)与底座(5)结构类似，均为“L”型结构；上盖(1)与底座(5)的一外表面都开有螺纹孔，以方便与活节螺栓(3)的连接；上盖(1)与底座(5)的一内表面设有凸台(7)，保证装配过程中与晶盒(4)的配合关系；螺纹孔与凸台(7)位于“L”型结构的同一支臂上；/n所述的上盖(1)与底座(5)不同之处在于上盖(1)具有矩形矩形凸台(9)，底座(5)具有矩形凹槽(8)，矩形凸台(9)与凹槽8通过公差配合，以保证上盖(1)与底座(5)的位置关系，即形成内部存在安放晶盒(4)空间的配合结构；/n所述的晶盒(4)内部所使用的压电石英晶片为Y0型，晶片数量与测试要求的灵敏度有关。/n

【技术特征摘要】
1.一种剪切式单向力压电传感器，其特征在于，该剪切式单向力压电传感器主要由上盖(1)、预紧螺栓(2)、晶盒(4)、底座(5)和螺母(6)组成；
所述的上盖(1)与底座(5)结构类似，均为“L”型结构；上盖(1)与底座(5)的一外表面都开有螺纹孔，以方便与活节螺栓(3)的连接；上盖(1)与底座(5)的一内表面设有凸台(7)，保证装配过程中与晶盒(4)的配合关系；螺纹孔与凸台(7)位于“L”型结构的同一支臂上；
所述的上盖(1)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：任宗金，徐田国，张军，李洋，杜瑞锋，马露露，朱晓雨，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21