石英谐振式力传感器制造技术

一种石英谐振式力传感器，卡固槽开设在双孔梁受力应变部位的上盖下，石英振子卡固在卡固槽内，其下方设固定支架，固定支架固接在卡固槽底部，石英振子上引出两电极。卡固槽的边从上到下沿竖直方向截面为向内有一定斜度的梯形，水平方向垂直，在卡固槽内的石英振子的上部设有振子向上位移的阻挡块。本实用新型专利技术可将石英振子直接设置在测力的装置上，具有温度补偿性能，生产加工简单，安装方便，精度较高，成本较低等特点。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种石英谐振式力传感器，尤其是一种将石英振子直接设置在双孔梁形力传感器结构。目前商用电子秤多采用电阻应变片式传感器以达到较高的测量精度，如附图说明图1、2所示，揭示了电阻应变片式双孔梁1受力应变的原理。当一端固定，另一端加作用力时，传感器应变区受力分布的T部位受力而被拉伸，而C部位被压缩，应变片式形变必然引起其上的电阻导电材质的电压变化，得以测出压力大小。但由于传感器的输出为模拟电压，加上功耗大，为此电子秤需配置电源滤波器、交直流转换、A/D转换等电路，使产品成本高，携带不方便。石英谐振式称重传感器的出现，使得电子秤的电路大为简化，低功耗的传感器可以使用直流电池供电。但现有的石英谐振器型传感器结构件较多，用于电子计价秤时，都需附加加载机构，这样一方面增加了材料成本，另一方面引进了机械的误差，而且安装使用也极不方便，生产制造复杂。本技术的目的在于提供一种石英谐振式力传感器，可将石英振子直接设置在双孔梁上组成力传感装置，它不仅具有温度补偿性能，精度较高，而且结构简单，生产加工方便，安装操作简化，成本降低。本技术的目的是这样实现的一种石英谐振式力传感器，它包括一承受压力的双孔梁，在双孔梁受力应变部位的上盖下开设有由卡固槽、石英振子以及固定支架组成的谐振传感装置；其中卡固槽开设在受力应变部位的上盖下，石英振子卡固在卡固槽内，其下方设固定支架，固定支架固接在卡固槽底部，石英振子上引出两电极。所述的卡固槽的边沿水平方向截面的开口一端大，一端小，竖直方向垂直。所述的卡固槽沿水平方向有一定斜度的梯形边可一边或两边。所述的卡固槽的边从上到下沿竖直方向截面为向内有一定斜度的梯形，水平方向垂直，在卡固槽内的石英振子的上部设有振子向上位移的阻挡块。所述的卡固槽沿竖直方向截面为向内有一定斜度的梯形边可一边或两边。所述的谐振传感装置可设在双孔梁受压压缩的上下两面部位。所述的谐振传感装置可同时设在双孔梁受压压缩和拉伸的部位。所述的双孔梁的拉伸部位对应压缩部位所设的谐振传感装置开设同样厚薄、大小的槽口。所述的石英振子电极引线接支架的基座从底部引出，引出点与双孔梁弹性体绝缘。根据上述技术方案分析可知，本技术具有如下优点1、双谐振器差频输出，具有温度系数自补偿功能，消除了一些固有因素的影响，提高了传感精度；2、卡固槽梯形边的结构使石英振子不仅预应力可调，而且加工制造方便，安装简单，大大较低了产品的生产加工成本；3、可直接用于现有的各种计价秤，结构不变，转型容易；以下结合附图和具体实施方案对本技术做进一步的详细说明。图1为现有的双孔梁电阻应变片式传感器结构和受力应变的示意图；图2为现有的半孔双孔梁电阻应变片式传感器结构和受力应变的示意图；图3为本技术的谐振传感装置剖视结构示意图4为本技术的谐振传感装置一种较佳实施例俯视结构示意图；图5为本技术的谐振传感装置另一种较佳实施例俯视结构示意图；图6为本技术的谐振传感装置还一种较佳实施例剖面结构示意图；图7为本技术的谐振传感装置再一种较佳实施例剖面结构示意图；图8为本技术的谐振传感装置又一种较佳实施例剖面结构示意图；图9为本技术的参比型谐振传感装置实施例侧视结构示意图；图10为本技术的差动型谐振传感装置实施例侧视结构示意图；图11为本技术参比型和差动型谐振传感装置均有的实施例侧视结构示意图；图12为本技术的双孔梁上拉伸部位开设与压缩部位所设的石英谐振传感装置相同槽口结构示意图；图13为本技术半孔双孔梁一种较佳实施例侧视结构示意图；图14为本技术半孔双孔梁另一种较佳实施例侧视结构示意图。参见图3、4、5，给出了本技术的一种谐振传感装置结构以及石英谐振式力传感器示意图。本技术的传感器本体为一承受压力的双孔梁1，在双孔梁受力应变部位的上盖2下开设有由卡固槽3、石英振子5以及固定支架4组成的谐振传感装置；其中卡固槽3开设在受力压缩部位的上盖2下，石英振子5卡固在卡固槽3内其下方设固定支架4，固定支架4固接在卡固槽3底部，石英振子5上引出两电极。石英电极引线可与支架4的基座41、42连接，引出点与双孔梁弹性体绝缘。由于当批量生产时，石英振子5或双孔梁1的开模尺寸会有误差，为补偿加工尺寸带来的误差，对石英振子5实施预紧力，将卡固槽3的一边沿水平方向截面的开口为一端31开口大，一端32开口小，竖直方向垂直。这样将石英振子5放在支架4上，通过从卡固槽3大开口的一端31向里推入放入卡固槽3中，当石英振子5被卡固后，可对石英振子5施以期望的预紧力。将支架4粘在卡固槽3的底部，而与石英振子5有一较小的间隙，保证产生振荡。参见图6，本技术另一种较佳实施例俯视结构示意图。其卡固槽3结构是两边均沿水平方向截面的开口为一端31开口大，一端32开口小，竖直方向垂直。其其他结构和工作机理与上述相同。如图7所示，为本技术另一种谐振传感装置结构示意图。其中为补偿加工尺寸带来的误差，对石英振子实施预紧力，同时也为了加工方便，降低生产成本，将卡固槽3的一边从上到下沿竖直方向截面为向内有一定斜度的梯形33，另一边34垂直，卡固槽3开口的水平方向垂直，在卡固槽3内的石英振子5的上部设有防止振子5向上位移的阻挡块7。将石英振子5放在支架4上。从上向下放入卡固槽3内，当石英振子5被卡固后，并且可对石英振子5施以期望的预紧力。将支架4粘在卡固槽5的底部，而与石英振子5有一较小的间隙，保证产生振荡。同时为防止石英振子5受到挤压而向上位移，在石英振子定位后，在卡固槽3内的石英振子5的上部粘设有防止振子5向上位移的阻挡块7、8。本实施例为一设在双孔梁1受压压缩部位的石英谐振传感装置6，其工作机理是当对双孔梁1施力时，卡固槽3受力向内位移，石英振子5受向内的挤压力而改变晶体振荡频率，通过其上的电极发出电信号至接收电路和重量显示，而完成力传感过程。参见图8，为本技术又一种谐振传感装置结构示意图。其中卡固槽的两边3 3、34均为梯形边，可进一步提高安装效率和测量精度。参见图9，为本技术参比型传感装置实施例，为了减少石英本身的晶振调零误差，在双孔梁1上的受力压缩和拉伸部位均设有一组石英谐振传感装置6。因为当双孔梁1受力时，两个石英谐振传感装置6的谐振频率之差可反映力的大小。当力F作用于双孔梁时，石英振子5受压力其频率发生变化，而石英振子5′可调其预紧力为零；当力F作用于双孔梁时，石英振子5′所在的槽被拉伸，故石英振子5′不受力，因此其频率不变。这样检测两个振子的差频即可反映出作用力F的大小。如图10所示，本技术为差动型传感结构。石英振子5和5′分别处于双孔梁的两侧应变区的压缩部位，当力F作用于双孔梁的一端上面时，石英振子5和5′均受到压力。对于AT切型的石英切片，在不同的方向施加压力，谐振器具有不同的力频系数。选择合适的加力方向使石英振子5与5′的力频数量的系数符号相反。这样石英振子5和5′在受力后频率一个变大，一个变小，取其差频即可反映传感器受力的大小这种结构的测量精度更高。图11给出了本技术参比型和差动型均有的实施例，其动作机理与上述参比型和差动型结构两实施例一致。该三个实施例使用两组或四组相同切型的石英谐振器6可以达到温度补本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石英谐振式力传感器，它包括一承受压力的双孔梁，其特征在于：在双孔梁受力应变部位的上盖下开设有由卡固槽、石英振子以及固定支架组成的谐振传感装置；其中卡固槽开设在受力应变部位的上盖下，石英振子卡固在卡固槽内，其下方设固定支架，固定支架固接在卡固槽底部，石英振子上引出两电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉鹏，
申请(专利权)人：陈玉鹏，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]