【中國儀表網 儀表專利】創意無極限，儀表大發明。今天為大家介紹一項國家發明授權專利――剪切應變式壓力傳感器。該專利由重慶材料研究院有限公司申請，并于2016年9月21日獲得授權公告。
　　
　　內容說明
　　
　　本發明涉及一種壓力傳感器，特別涉及一種剪切應變式壓力傳感器。
　　
　　發明背景
　　
　　壓力傳感器是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。傳統的壓力傳感器以機械結構型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結構尺寸大、質量重，不能提供電學輸出。隨著新材料技術的發展，新型傳感器也應運而生。壓電式壓力傳感器是利用壓電材料的壓電效應將被測壓力轉換為電信號的。壓電式壓力傳感器體積小，結構簡單，能提供電學輸出，是使用最為廣泛的一種壓力傳感器。然而，壓電式壓力傳感器仍然存在以下缺點：其分辨率較低，對微小應變不敏感，對微小力值的測量不能很好的響應，測力范圍有待改進，且壓電式壓力傳感器的壓電材料受環境影響較大，易導致壓電式壓力傳感器測量不準確。
　　
　　發明內容
　　
　　本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種剪切應變式壓力傳感器，該剪切應變式壓力傳感器分辨率高、靈敏度高、測力范圍大，且體積小，結構簡單，便于制造。
　　
　　本發明的目的是采用下述方案實現的：一種剪切應變式壓力傳感器，包括殼體，所述殼體內固定有磁場發生裝置，該磁場發生裝置具有兩個磁性相反且相向對應的磁極，所述兩個磁性相反的磁極之間留有間隔空間，兩個磁極的間隔空間中設有一剪切板，所述剪切板的一側固定有橡膠片，與兩個磁極中的第一磁極的磁極端面充分接觸，所述剪切板的另一側固定有第一電極，所述第一電極上固定有磁流變彈性體，磁流變彈性體的另一側固定有第二電極，第二電極與兩個磁極中的第二磁極的磁極端面固定，所述第一電極、第二電極與一信號調理模塊電連接，所述信號調理模塊用于將兩電極之間磁流變彈性體變化的阻值信號轉換為電壓信號輸出，所述剪切板的一端向上延伸穿過一S型測力件后外伸出殼體上端面，所述殼體內固定有用于支撐S型測力件的支撐板，所述剪切板上設有一擋塊，該擋塊的下端面與S型測力件的上端面接觸。
　　　　所述殼體內設有用于限定剪切板運動行程的過載保護裝置。該保護裝置為U型卡塊，所述U型卡塊固定在殼體內壁上，U型卡塊的卡口朝內，U型卡塊的卡口內設有限位板與剪切板的下端連接。剪切板的外伸端固定有一壓頭，所述壓頭與殼體上端面之間由橡膠塊粘結。
　　
　　所述磁場發生裝置包括兩個塊狀N53釹鐵硼永磁體，兩個塊狀永磁體通過固定架固定在殼體內，兩個塊狀永磁體相向對應，且留有間隔空間，兩個塊狀永磁體相對面的磁極的磁性相反。所述殼體包括基座和外罩，所述外罩與基座通過螺栓固定連接。所述信號調理模塊采用型號為S1109的電位計式信號調理模塊。所述磁流變彈性體的內部軟磁顆粒呈現鏈狀或柱狀結構排列，且軟磁顆粒呈鏈狀或柱狀結構列的軸線應與第一電極、第二電極表面垂直。
　　
　　本發明具有的優點是：由于本剪切應變式壓力傳感器的殼體內固定有磁場發生裝置，該磁場發生裝置具有兩個磁性相反且相向對應的磁極，所述兩個磁性相反的磁極之間留有間隔空間，兩個磁極的間隔空間中設有一剪切板，所述剪切板的一側固定有橡膠片，與兩個磁極中的第一磁極的磁極端面充分接觸，所述剪切板的另一側固定有第一電極，所述第一電極上固定有磁流變彈性體，磁流變彈性體的另一側固定有第二電極，第二電極與兩個磁極中的第二磁極的磁極端面固定，所述剪切板的一端向上延伸穿過一S型彈性元件后外伸出殼體上端面，所述殼體內固定有用于支撐S型彈性元件的支撐板，所述剪切板上設有一擋塊，該擋塊的下端面與S型彈性元件的上端面接觸。 當壓力作用于剪切板，剪切板將壓力傳遞給S型彈性元件，同時剪切板在壓力作用下對磁流變彈性體產生微小剪切作用。當磁流變彈性體發生剪切變形時，磁流變彈性體內部顆粒間隙發生變化，誘發阻值變化。且磁流變彈性體對微小的剪切應變十分敏感，可有效提高測力范圍，并對微小力值的測量也有很好的響應。
　　
　　且磁流變彈性體工作十分穩定，本傳感器一般都是在常溫下工作的，因此環境的影響可以忽略不計。傳感器中的磁流變彈性體被置于兩電極之間，電極與信號調理模塊相連，利用信號調理模塊將磁流變彈性體變化的阻值信號轉換為傳感器輸出的電壓信號，從而實現測量外界壓力的大小。
　　
　　本發明利用磁流變彈性體的磁致電學特性受到應變的影響十分敏感，在應變的作用下磁流變彈性體的阻值變化明顯，且具有良好的可逆性的特點，將磁流變彈性體設置在磁場發生裝置產生的強磁場中，磁場發生裝置將產生強磁場作用于位于兩個磁極之間的磁流變彈性體上，可起到降低磁流變彈性體初始阻值，并提高磁流變彈性體的阻值對應變的敏感程度。且磁流變彈性體位于強磁場中，磁流變彈性體的磁控電學特性在磁場作用下發生連續變化，還可提高傳感器的分辨率。
　　
　　總之，本發明分辨率高、靈敏度高、測力范圍大，受環境影響較小，且體積小，結構簡單，便于制造。
　　
　　如需進一步了解，請下載該專利完整說明書。
　　
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