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专利号: 2019111301062
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:包括上弹性盘、下弹性盘、传力柱及光纤光栅组件;

所述上弹性盘包括内设有空腔的盘体Ⅰ及位于空腔中的平面应变梁Ⅰ,所述平面应变梁Ⅰ呈十字形结构并具有四个分支梁Ⅰ,四个所述分支梁Ⅰ的外端均连接于盘体Ⅰ内壁,所述平面应变梁Ⅰ的中心设有用于供传力柱穿过的通孔Ⅰ;

所述下弹性盘包括内设有空腔的盘体Ⅱ及位于空腔中的平面应变梁Ⅱ,所述平面应变梁Ⅱ呈十字形结构并具有四个分支梁Ⅱ,四个所述分支梁Ⅱ的外端均连接于盘体Ⅱ内壁,所述盘体Ⅰ与盘体Ⅱ之间通过支撑组件相连接,所述平面应变梁Ⅱ平行于平面应变梁Ⅰ设置且四个分支梁Ⅱ分别对应设于四个分支梁Ⅰ的正下方;

所述传力柱为可沿径向弯曲及轴向伸缩的弹性立柱结构,传力柱的下端垂直连接在平面应变梁Ⅱ的中心、上端从通孔Ⅰ穿出,且传力柱与通孔Ⅰ之间间隙配合;

所述光纤光栅组件包括通过光纤依次连接的第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅及第四光纤光栅,所述第一光纤光栅、第二光纤光栅分别连接在平面应变梁Ⅰ的相垂直的两个分支梁Ⅰ上,所述第三光纤光栅悬浮置于盘体Ⅰ与盘体Ⅱ之间,所述第四光纤光栅连接在一分支梁Ⅱ上并位于第二光纤光栅正下方。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:所述盘体Ⅰ与平面应变梁Ⅰ为一体结构且采用弹性材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:所述盘体Ⅱ与平面应变梁Ⅱ为一体结构且采用弹性材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:所述分支梁Ⅰ和分支梁Ⅱ均为相同的工字梁结构。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:四个所述分支梁Ⅰ的内端连接处形成中心圆台Ⅰ,所述通孔Ⅰ与中心圆台Ⅰ同轴设置。

6.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:四个所述分支梁Ⅱ的内端连接处形成中心圆台Ⅱ,所述中心圆台Ⅱ同轴设置有第一螺孔,所述传力柱的下端设有与第一螺孔配合螺接的第一螺纹部。

7.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:所述第一光纤光栅、第二光纤光栅分别粘贴于相应分支梁Ⅰ的上表面且靠近平面应变梁Ⅰ的中心设置,所述第四光纤光栅粘贴于分支梁Ⅱ的上表面且靠近平面应变梁Ⅱ的中心设置。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:该传感器还包括用于承受载荷的加载帽,所述加载帽内设有第二螺孔,所述传力柱的上端设有与第二螺孔配合螺接的第二螺纹部,所述加载帽与传力柱连接稳固后与平面应变梁Ⅰ之间具有设定间距。

9.根据权利要求1至7任一项所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:所述支撑组件包括四根刚性结构的支撑杆,四根支撑杆沿周向均匀设置且其上端固定于盘体Ⅰ、下端固定于盘体Ⅱ。

10.根据权利要求9所述的一种基于光纤光栅的双十字梁式三维力传感器,其特征在于:所述盘体Ⅰ上设有与各支撑杆一一对应的第三螺孔,所述支撑杆的上端同轴伸入第三螺孔并螺纹连接;所述盘体Ⅱ上设有与各支撑杆一一对应的通孔Ⅱ,所述支撑杆的下端同轴伸入通孔Ⅱ并通过位于通孔Ⅱ上下两端的螺母定位;所述盘体Ⅱ上位于相邻两通孔Ⅱ之间还设有用于安装传感器的安装孔。