專利名稱：微型壓力傳感器的標定裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及壓力傳感器測試領域，特別涉及小型、微型壓力傳感器的靜態(tài)標
定裝置。
二背景技術(shù)：
微型壓力傳感器用于小接觸面上的作用力的測量。具有量程小，但測力精度高，性 能可靠的優(yōu)點。它的壓力敏感元件及信號調(diào)理電路集成并封裝于塑封件中，接觸力通過頂 部的不銹鋼觸點傳導為壓力敏感元件，電阻值隨施加力的大小而成比例的變化，電路電阻 的變化致使輸出電平也作相應的變化。要利用壓力傳感器進行接觸力的測量，首先要對壓力傳感器進行標定，確定傳感 器輸出值與輸入的關(guān)系。在科學測量中，傳感器的標定是不可缺少的重要步驟。傳感器的測 量精度是評定傳感器最重要的性能指標之一，其誤差包括隨機誤差和系統(tǒng)誤差。對于微型 壓力傳感器而言，其隨機誤差主要由內(nèi)部信號處理電路、量化誤差、外界干擾等因素引起； 系統(tǒng)誤差主要由標定系統(tǒng)的標定精度所決定。微型傳感器由于本身體積小，球形觸點接觸 面小，在標定和測力時，容易受環(huán)境干擾。要準確測量，首先必須要保證標定時，作用力能穩(wěn) 定施加于傳感器，且盡量減小環(huán)境對傳感器的外加干擾力的作用。因此傳感器標定裝置的 設計和標定方法的研究至關(guān)重要，其標定精度將直接影響其使用時的測量精度。砝碼標定是采用等級砝碼提供標準加載力，直接用等級砝碼作為基準，力值精度 較高，在中、小量程的力傳感器的標定中使用比較普遍。
三、發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種使用簡單、操作方便、標定精度高的標定方法和裝 置，適用于小量程的壓力傳感器的標定和測試，特別適用于受力為點接觸的微型傳感器。本實用新型的技術(shù)方案是—種微型壓力傳感器的標定裝置，包括標定裝置基座、承載座、加載盤、導向固定 軸、調(diào)整座以及傳感器壓頭，所述的導向固定軸設置在承載座上，所述的調(diào)整座設置在導向 固定軸上并可沿所述的固定軸上下移動，所述的加載盤設置在承載座的上端，在承載座的 下端設置所述的傳感器壓頭所述的承載座與所述的調(diào)整座3間采用四根糾偏彈簧鋼片連 接。所述的調(diào)整座上還設置有一調(diào)整螺紋孔以及一鎖緊螺紋孔，固定螺栓手柄，在所 述的紋孔內(nèi)設置有一螺桿，螺桿的上端為螺桿旋鈕；所述的螺紋鎖緊孔與所述的導向固定 軸孔連通，在所述的鎖緊螺紋孔內(nèi)設置有一固定螺栓手柄。所述的傳感器壓頭為可調(diào)式傳感器壓頭，該可調(diào)式壓頭與所述的承載座螺紋連 接。本實用新型與現(xiàn)有壓力傳感器標定裝置相比，具有有益的效果是1、抗偏載能力強，精度高。[0012]托盤的傾斜是影響標定裝置線性度的重要因素，本實用新型在使用中始終能保持 托盤和受力方向的垂直。當加載砝碼中，砝碼不在砝碼盤的中心點，則相對會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)矩。但這個轉(zhuǎn)矩會被平行的四根糾偏彈簧鋼片抵消，從而保證砝碼盤始終水平，這樣加載 在微型壓力傳感器上的合力始終保持垂直，從而無論砝碼放在砝碼盤的任何位置，對傳感 器都沒有影響。2、可對受力接觸點很小的微型壓力傳感器進行標定。由于微型壓力傳感器結(jié)構(gòu)精細，測力范圍不大，采用的不銹鋼金屬球的接觸方式 接受外界的壓力，且金屬球體積較小，因而不能直接在傳感器上加載砝碼。本實用新型利用 可調(diào)式傳感器壓頭直接接觸壓力傳感器觸點，使得砝碼作用力能穩(wěn)定作用于壓力傳感器， 且可調(diào)式傳感器壓頭可以更換，以適應不同大小、接觸面形狀的傳感器標定的需要。3、具有自配重能力。本實用新型在使用時，首先要觀察傳感器的輸出信號同時調(diào)節(jié)承載座的高度位 置，當高度調(diào)節(jié)至傳感器有非零信號時，可調(diào)式傳感器壓頭與傳感器金屬觸點恰好相接觸。 當砝碼盤上加載砝碼時，因可調(diào)式傳感器壓頭與傳感器受力金屬觸點接觸，此時糾偏彈簧 的支持力仍然等于砝碼盤、承載座與可調(diào)式傳感器壓頭的重力之和，傳感器所受壓力即為 增加的砝碼的重量。砝碼盤的重量越大，四根彈簧片的變形也越大，但通過調(diào)節(jié)高度，始終 能夠保證加載在傳感器上的初始作用力為零，從而實現(xiàn)了自配重調(diào)節(jié)。4、線性度一致。在砝碼盤上加載砝碼時，由于可調(diào)式傳感器壓頭與傳感器金屬觸點相互接觸，因 此加載砝碼的重量增大或減小時，糾偏彈簧鋼片的形變量不會再發(fā)生變化，即傳感器所承 載的壓力仍然為砝碼的重量。
四
圖1為本實用新型的正視圖。圖2為本實用新型的側(cè)視圖。圖3為本實用新型的頂視圖。
五具體實施方式
圖1為本實用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。其中1是微型傳感器標定臺基座；2是導 向固定軸；3是調(diào)整座；4是固定螺栓手柄；5是高度調(diào)整螺桿；6是螺桿軸承座；7是螺桿旋 鈕；8是糾偏彈簧鋼片；9是砝碼盤；10是承載座；11是可調(diào)式傳感器壓頭；12是傳感器夾 具；13是基座調(diào)節(jié)螺母。微型傳感器通過傳感器夾具12固定在標定臺基座1上，通過標定臺基座左側(cè)的承 載座10安裝的可調(diào)式傳感器壓頭11接觸微型傳感器頂部的不銹鋼球；可調(diào)式傳感器壓頭 11可以更換為不同大小、不同接觸形狀的接觸壓頭，以供不同的壓力傳感器使用。承載座 10上方安裝有砝碼盤9，供不同質(zhì)量的砝碼加載。右側(cè)的高度調(diào)整螺桿5通過螺桿軸承座6垂直固定在標定臺基座1上，調(diào)整座3 與高度調(diào)整螺桿5通過螺紋連接，可以通過旋轉(zhuǎn)高度調(diào)整螺桿5頂部的螺桿旋鈕7以調(diào)節(jié) 調(diào)整座3的上下高度位置，調(diào)整座3可以通過固定螺栓手柄4鎖定在導向固定軸2上。[0025]承載座10與調(diào)整座3中間通過四根糾偏彈簧鋼片8連接，糾偏彈簧鋼片經(jīng)過淬火 處理，具有一致的長度以及相同的硬度。當砝碼盤上沒有負載時，砝碼盤9、承載座10與可 調(diào)式傳感器壓頭11的重力之和正好與糾偏彈簧鋼片8向上的彈性支持力相等，實現(xiàn)了自配 重調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)螺桿旋鈕7調(diào)節(jié)承載座10的高度，使得可調(diào)式傳感器壓頭11恰好與傳 感器金屬觸點接觸。當砝碼盤9上加載砝碼時，因可調(diào)式傳感器壓頭11與傳感器受力金屬 觸點接觸，沒有產(chǎn)生位移，四根糾偏彈簧鋼片8不產(chǎn)生相對變形，此時糾偏彈簧的支持力仍 然等于砝碼盤9、承載座10與可調(diào)式傳感器壓頭11的重力之和，傳感器所受壓力即為增加 的砝碼的重量。在砝碼盤9上加載砝碼的重量增大或者減小時，由于可調(diào)式傳感器壓頭11與傳感 器金屬觸點相互接觸，糾偏彈簧鋼片8的形變量不會再發(fā)生變化，不會提供額外的支持力， 即傳感器所承載的壓力仍然為砝碼的重量。若加載砝碼不在砝碼盤9的中心點，則相對會 產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，這個轉(zhuǎn)矩會被平行的四根糾偏彈簧鋼片8抵消，從而保證砝碼盤9始終 水平，這樣加載在微型壓力傳感器上的合力始終保持垂直，從而無論砝碼放在砝碼盤9的 任何位置，對傳感器都沒有影響。實施例首先，將本實用新型的標定臺基座1放在平坦的地面或桌面上，利用水平儀調(diào)節(jié) 基座調(diào)節(jié)螺母13，對標定臺基座1的水平面進行校準，確保底座9處于水平狀態(tài)。然后，將待標定的微型壓力傳感器安裝在標定臺基座1的傳感器夾具12處，調(diào)節(jié) 位置，使得微型傳感器頂部的不銹鋼球正對上方的可調(diào)式傳感器壓頭11。松開固定螺栓手 柄4，旋動螺桿旋鈕7，以調(diào)整座3及左側(cè)承載座10的高度位置，使得可調(diào)式傳感器壓頭11 距離微型傳感器接觸點0. 5厘米左右的距離，糾偏彈簧鋼片8呈自然彎曲狀態(tài)。其次，連通傳感器測量電路，觀察微型傳感器的輸出信號數(shù)值，此為空載時的輸 出。再次緩慢調(diào)節(jié)螺桿旋鈕7，慢慢降低承載座10的高度，當可調(diào)式傳感器壓頭11恰好接 觸到微型傳感器金屬接觸點，且一旦再旋動螺桿旋鈕7，電路輸出信號數(shù)值立即發(fā)生變化 時，鎖定固定螺栓手柄4。此時為未加載砝碼的臨界狀態(tài)，即受力為零的狀態(tài)。檢查裝置中 每個零配件，確保每個零配件安裝準確、牢靠，微型壓力傳感器標定裝置調(diào)節(jié)完畢。最后，向砝碼盤內(nèi)依次添加固定間隔重量的同一精度等級的砝碼，記錄不同重量 時刻壓力傳感器電路的信號輸出情況；達到量程后，再依次減少砝碼至零。根據(jù)傳感器標定 的原理，多次重復測量后擬合標定曲線，完成該傳感器的標定工作。在微型壓力傳感器標定裝置的加工和裝配過程中，需要保證傳感器的標定臺基座 1的水平，標定臺基座1與導線固定軸2的垂直度，導向固定軸2和調(diào)整座3的垂直度，也需 要保證四條糾偏彈簧鋼片8的長度一致，同時經(jīng)過淬火處理的糾偏彈簧鋼片需要具有相同 的硬度。微型壓力傳感器標定裝置通過機械設計、加工和安裝精度，以及糾偏彈簧鋼片8的 抗偏載能力來保證標定時加載力作用點的位置和方向的準確，實現(xiàn)力的準確傳遞，提高標 定精度。
權(quán)利要求一種微型壓力傳感器的標定裝置，包括標定臺基座(1)、承載座(10)、加載盤 (9)、導向固定軸(2)、調(diào)整座(3)以及傳感器壓頭(11)，所述的導向固定軸(2)設置在承載座(10)上，所述的調(diào)整座(3)設置在導向固定軸(2)上并可沿所述的固定軸(2)上下移動，所述的加載盤(9)設置在承載座(10)的上端，在承載座(10)的下端設置所述的傳感器壓頭(11)，其特征在于所述的承載座(10)與所述的調(diào)整座(3)之間采用四根糾偏彈簧鋼片(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型壓力傳感器的標定裝置，其特征在于所述的調(diào)整座(3) 上還設置有一調(diào)整螺紋孔以及一鎖緊螺紋孔，固定螺栓手柄(4)，在所述的紋孔內(nèi)設置有一 螺桿(5)，螺桿的上端為螺桿旋鈕(7)；所述的螺紋鎖緊孔與所述的導向固定軸孔連通，在 所述的鎖緊螺紋孔內(nèi)設置有一固定螺栓手柄(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型壓力傳感器的標定裝置，其特征在于所述的傳感器壓 頭(11)為可調(diào)式傳感器壓頭，該可調(diào)式壓頭與所述的承載座(10)螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型壓力傳感器的標定裝置，其特征在于在所述的標定臺 基座(1)上還設置有傳感器夾具(12)。
專利摘要本實用新型公開了一種微型壓力傳感器的標定裝置，包括標定裝置基座、承載座、加載盤、導向固定軸、調(diào)整座以及傳感器壓頭，所述的導向固定軸設置在承載座上，所述的調(diào)整座設置在導向固定軸上并可沿所述的固定軸上下移動，所述的加載盤設置在承載座的上端，在承載座的下端設置所述的傳感器壓頭所述的承載座與所述的調(diào)整座之間采用四根糾偏彈簧鋼片連接。本實用新型通過上述結(jié)構(gòu)，使得該標定裝置具有自配重能力，且該裝置加載的抗偏載能力強，提供了一種精度高、安裝簡單、操作方便、通用性的微型壓力傳感器標定裝置。
文檔編號G01L25/00GK201653642SQ20102011169
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者吳涓, 宋愛國, 徐效農(nóng), 高以剛 申請人:東南大學