本发明专利技术公开了一种扭转角应变式传感器及其测量装置和测量方法，包括两个固定面、扭转面和扭转梁；两个固定面间隔设置，扭转面位于两个固定面中间位置，扭转面和两个固定面共面，扭转面和固定面采用扭转梁连接，扭转梁为方形柱，扭转梁长度方向的中心位置设置有应变计，每个应变计连接组成全桥测量电路。解决了调阻困难问题，解决了焊接过程中焊点短接，虚焊的现象。焊的现象。焊的现象。
【技术实现步骤摘要】
一种扭转角应变式传感器及其测量装置和测量方法
[0001]本专利技术属于扭转角应变式传感器领域，涉及一种扭转角应变式传感器及其测量装置和测量方法。
技术介绍
[0002]箔式电阻应变计广泛作为各类传感器核心敏感元件，广泛应用于力值测量、位移测量等领域，特别是扭转角(扭矩)测量用的柱式结构传感器。典型的扭转角(扭矩)传感器，一端固定，一端施加扭转角(扭矩)，表面布置4片单轴应变计或2片双轴应变计(应变计基底宽度方向尺寸≥3mm)；单轴片中，两片感受剪切拉应变，两片感受剪切压应变；双轴片中，一侧感受剪切拉应变，一侧感受剪切压应变。输出的应变信号与扭转角成线性关系，可以反映扭转角的值。
[0003]常用的扭转角(扭矩)传感器所提供的贴片区域大(直径≥20mm，高≥10mm)，完全满足常规的单轴或双轴应变计贴片使用。但对于安装空间受限，体积轻薄的转角测量装置，往往采用片状的扭转梁结构(长≥10mm，宽≤1mm，厚≤1mm)，由此造成常规的单轴或双轴剪切应变计无法贴片使用；即使将应变计尺寸做小，满足贴片使用要求，对于现有的双轴剪切应变计，由于应变计宽度方向上两组丝栅距离很近，一方面调阻困难，另一方面又会造成应变计焊盘尺寸进一步变小(双轴应变计焊盘宽度≤0.4mm)，焊焊盘尺寸的变小继而使焊接变的困难(容易出现对位困难，焊点短接，虚焊现象)，焊点拉力下降等不良特征，造成常规应变计在扭转梁结构传感器上无法使用的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种扭转角应变式传感器及其测量装置和测量方法，解决了调阻困难问题，解决了焊接过程中焊点短接，虚焊的现象。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种扭转角应变式传感器，包括两个固定面、扭转面和扭转梁；
[0007]两个固定面间隔设置，扭转面位于两个固定面中间位置，扭转面和两个固定面共面，扭转面和固定面采用扭转梁连接，扭转梁为方形柱，扭转梁长度方向的中心位置设置有应变计，每个应变计连接组成全桥测量电路。
[0008]优选的，应变计采用单轴应变计，每个扭转梁的顶底面分别设置有一个单轴应变计。
[0009]进一步，单轴应变计包括两个焊盘和丝栅，两个焊盘分别设置在丝栅两端。
[0010]优选的，应变计采用双轴应变计，双轴应变计设置在扭转梁的前面或后面。
[0011]进一步，双轴应变计包括三个焊盘和两组丝栅，其中一个焊盘将两组丝栅呈直线串联，另外两个焊盘设置在两组丝栅的自由端。
[0012]再进一步，两组丝栅在高度方向上错位设置。
[0013]一种基于上述任意一项所述扭转角应变式传感器的测量装置，包括安装块和下压
板；
[0014]下压板和扭转角应变式传感器均设置在安装块上，安装块在下压板、扭转面和扭转梁部分镂空，两个固定面与安装块固定，下压板与扭转梁垂直设置，下压板中心位置与扭转面中心位置重合，且下压板中间部分与扭转面形状尺寸一致，下压板中间部分与扭转面固定，下压板两端的下方分别设置有一个线性位移装置，线性位移装置的位移方向为下压板上下方向。
[0015]优选的，下压板两端的上方设置有极限位置销钉，极限位置销钉与下压板端部的距离，等于扭转梁达到极限扭转角度时，下压板端部的位移距离。
[0016]优选的，下压板采用铝合金或钛合金材料制成，并局部镂空。
[0017]一种基于所述扭转角应变式传感器测量装置的测量方法，包括以下过程：
[0018]将测量装置全部安装完成后，使用线性位移装置将下压板端部顶起位移不同的距离，下压板带动扭转面同步转动，根据三角函数关系，即可获得不同位移下对应的扭转角度；通过不同位移下的扭转角度和对应的传感器输出信号，即可获得扭转角
‑
应变关系。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术通过传感器上的扭转梁，使应变计设置在扭转梁上，应变计能够沿细长的扭转梁长度方向进行排布，应变计可以设计的足够小从而满足扭转梁贴片的需求；应变计焊盘的宽度可以略小于扭转梁的宽度，与常规的应变计相比，同等基底尺寸下，焊盘的宽度尺寸扩大了1倍以上，焊盘与丝栅的连接由于长度方向不受限，通过焊盘与丝栅之间距离的合理设计，解决了调阻困难问题，解决了焊接过程中焊点短接，虚焊的现象；焊盘尺寸的增加，有助于引线与焊盘之间的对位，同时增加了引线与焊盘焊接时的面积，有助于提升焊点拉力。
[0021]进一步，双轴应变计的两组丝栅呈直线排布，因此距离较远，调整电阻时两组丝栅之间不会存在干扰，解决了调阻困难问题。
[0022]本专利技术所述测量装置，通过安装在扭转面上的下压板，使用线性位移装置推动下压板端部，下压板继而带动扭转面沿中心轴线旋转，在测量机构尺寸确定的前提下，根据三角函数关系，即可获得不同位移下对应的扭转角度，进而获得扭转角
‑
应变关系。
[0023]进一步，极限位置销钉保证了扭转梁不因扭转角度过大产生塑性变形。
[0024]进一步，在保证刚度的前提下减少下压板的质量，从而使下压板质量引起的传感器拉向输出极小。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的扭转角应变式传感器的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术的扭转角应变式传感器发生扭转时的应变分析图；
[0027]图3为本专利技术的双轴应变计的结构示意图；
[0028]图4为本专利技术的扭转角测试组装件结构示意图
[0029]图5为本专利技术的测量装置主视图；
[0030]图6为本专利技术的测量装置侧视图；
[0031]图7为本专利技术的理论应变值与扭转角应变式传感器采集应变对比图。
[0032]其中：1
‑
固定面；2
‑
扭转面；3
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扭转梁；4
‑
应变计；5
‑
柔性电路板；6
‑
焊盘；7
‑
丝栅；
8
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定位标；9
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下压板；10
‑
上压板；11
‑
安装块；12
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第一定位销钉；13
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第二定位销钉；14
‑
压片；15
‑
微分头；16
‑
极限位置销钉；17
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安装座；18
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拉应变；19
‑
压应变。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0034]如图1所示，为本专利技术所述扭转角应变式传感器，包括两个固定面1、扭转面2和扭转梁3。
[0035]固定面1为矩形片，固定面1上设置有两个圆孔，两个固定面1间隔设置；扭转面2为圆环片，扭转面2位于两个固定面1中间位置，扭转面2和两个固定面1共面，扭转面2和固定面1采用扭转梁3连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种扭转角应变式传感器，其特征在于，包括两个固定面(1)、扭转面(2)和扭转梁(3)；两个固定面(1)间隔设置，扭转面(2)位于两个固定面(1)中间位置，扭转面(2)和两个固定面(1)共面，扭转面(2)和固定面(1)采用扭转梁(3)连接，扭转梁(3)为方形柱，扭转梁(3)长度方向的中心位置设置有应变计(4)，每个应变计(4)连接组成全桥测量电路。2.根据权利要求1所述的扭转角应变式传感器，其特征在于，应变计(4)采用单轴应变计，每个扭转梁(3)的顶底面分别设置有一个单轴应变计。3.根据权利要求2所述的扭转角应变式传感器，其特征在于，单轴应变计包括两个焊盘(6)和丝栅(7)，两个焊盘(6)分别设置在丝栅(7)两端。4.根据权利要求1所述的扭转角应变式传感器，其特征在于，应变计(4)采用双轴应变计，双轴应变计设置在扭转梁(3)的前面或后面。5.根据权利要求4所述的扭转角应变式传感器，其特征在于，双轴应变计包括三个焊盘(6)和两组丝栅(7)，其中一个焊盘(6)将两组丝栅(7)呈直线串联，另外两个焊盘(6)设置在两组丝栅(7)的自由端。6.根据权利要求5所述的扭转角应变式传感器，其特征在于，两组丝栅(7)在高度方向上错位设置。7.一种基于权利要求1
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5任意一项所述扭转角应变式传感器的测量装置，其特征在于，包括安装块(11)...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏志鹏，赵恒，刘忙贤，赵凯峰，雒平华，
申请(专利权)人：中航电测仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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