阅读说明：本技术 一种多传感器并联式力值测量方法 (Multi-sensor parallel force value measuring method ) 是由 张中杰 单海娣 冯海盈 任翔 张锁 赵辉 乔淑芳 陆新 赵盈哲 王阳阳 郭名芳 于 2021-08-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多传感器并联式力值测量方法,该方法包括以下步骤,第一步,选择输出力值与单个力传感器测量范围匹配的测试压力机对单个力传感器进行施压,根据力传感器受压后的变形高度和力传感器所受到的受压力计算力传感器的弹性系数k；第二步,选择至少四个弹性系数相同的力传感器用于对待测量压力机进行压力检测,各力传感器竖向并列布置,调整各力传感器的顶部受力点高度一致,第三步,待测量压力机的压头通过传力板向各力传感器的顶部受力点施压。本发明解决了现有技术中,在超过三个力传感器并联使用时,无法保证各力传感器均匀受力的技术问题。(The invention relates to a force value measuring method of a multi-sensor parallel connection type, which comprises the following steps that firstly, a testing press machine with an output force value matched with the measuring range of a single force sensor is selected to press the single force sensor, and the elastic coefficient k of the force sensor is calculated according to the deformation height of the pressed force sensor and the pressed force of the force sensor; and secondly, selecting at least four force sensors with the same elastic coefficient for carrying out pressure detection on the pressure machine to be measured, arranging the force sensors vertically in parallel, adjusting the top stress points of the force sensors to be consistent in height, and thirdly, applying pressure to the top stress points of the force sensors by a pressure head of the pressure machine to be measured through a force transfer plate. The invention solves the technical problem that the uniform stress of each force sensor cannot be ensured when more than three force sensors are used in parallel in the prior art.)

一种多传感器并联式力值测量方法

技术领域

本发明涉及力值测量校准领域中的多传感器并联式力值测量方法。

背景技术

压力机是一种常用的力输出设备，其使用时通过压头的动作来向外输出作用力，压头的力值输出大小是其性能的关键参数。根据相应的要求，需要对压力机的输出力值进行检测校准，以保证压力机的力值输出能力。

现有技术中，通常使用电阻应变片式的力传感器来对压力机的输出压力进行检测校准，比如说直接通过压头对力传感器施压，而由于各地规范及其它各种因素的限制，我国的单个力传感器所能检测的最大力值为20MN，也就是说当压力机的输出压力小于20MN时，可以采用单个力传感器来对压力机的输出压力进行检测校准。

当压力机的输出压力大于20MN时，一般采用三点并联式结构来实现对压力机输出压力的检测校准，比如说压力机的输出压力在50MN左右时，采用三个20MN的力传感器呈三角形并列分布，压力机的压头通过一个传力板同时对三个力传感器作用，由于三点可以自找平衡，因此三个力传感器可以共同均匀承担压头的作用力，从而完成对压力机输出压力的检测校准。但是随着压力机技术的成熟发展，输出力值超过60MN的压力机已经出现，比如说80MN、100MN等的压力机，针对这类压力机而言，其校准起来就比较困难。三点受力的话，各受力点可以自找平衡，而均匀承担受力，但是非三点受力结构就不能实现自找平衡，因此，如果仅是简单的在多并联力传感器的话，无法保证各力传感器均匀分担压头的作用力，就会出现一个压力传感器先坏掉，然后其他压力传感器也都坏掉的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多传感器并联式力值测量方法，以解决现有技术中，在超过三个力传感器并联使用时，无法保证各力传感器均匀受力的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明中的技术方案如下：

一种多传感器并联式力值测量方法，该方法包括以下步骤，第一步，选择输出力值与单个力传感器测量范围匹配的测试压力机对单个力传感器进行施压，根据力传感器受压后的变形高度和力传感器所受到的受压力计算力传感器的弹性系数k；第二步，选择至少四个弹性系数相同的力传感器用于对待测量压力机进行压力检测，各力传感器竖向并列布置，调整各力传感器的顶部受力点高度一致，第三步，待测量压力机的压头通过传力板向各力传感器的顶部受力点施压。

各力传感器的顶部为上凸的弧形受力结构，弧形受力结构的最高点构成测力传感器的顶部受力点。

第二步中，力传感器的个数为四个、五个或六个，各力传感器沿周向间隔均匀布置。

在所述第二步中，通过在对应力传感器的底部增减垫片的方式来调整各力传感器的顶部受力点高度一致。

单个力传感器的最大测力值为20MN。

本发明的有益效果为：本发明中，在对超大力值的待测量压力机进行测试时，选择至少四个力传感器进行并联受力，而此时的关键就是，各力传感器需要均衡受力，才能保证力传感器不损坏，以实现力值测量，为此，先使用测试压力机对各力传感器进行施压，以获取各力传感器的弹性系数，选择弹性系数一致的力传感器并联使用，弹性系数一致就意味着在受到相同大小作用力时，其位移变化量一致，然后调整各力传感器的顶部受力点高度一致，待测量压力机的压头通过传力板向各力传感器的顶部受力点施压，这样待测量压力机的压头的作用力就会均匀的分担给各力传感器，保证待测量压力机的输出压力值能够测量，且不会出现某个力传感器受力过大而损坏，进而其它力传感器也跟着损坏的情形。

通过四个20MN力传感器的并联，可以实现输出力值超过60MN压力机的力值检测。

附图说明

图1是本发明中多传感器并联式力值测量方法的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中各力传感器在底座上的分布示意图。

具体实施方式

本发明中多传感器并联式力值测量方法的实施例如图1~2所示：该方法包括以下步骤，第一步，选择输出力值与单个力传感器5测量范围匹配的测试压力机对单个力传感器进行施压，根据力传感器受压后的变形高度和力传感器所受到的受压力计算力传感器的弹性系数k；第二步，选择四个弹性系数相同的力传感器5用于对待测量压力机进行压力检测，各力传感器5竖向并列布置，各力传感器，沿周向顺序布置，调整各力传感器的顶部受力点4高度一致，第三步，待测量压力机的压头10通过传力板向各力传感器的顶部受力点4施压。

在上述第一步中，测试压力机的输出力值与单个力传感器测量范围匹配中的匹配是指单个力传感器可以用于对测试压力机的输出力值进行测量，如何匹配属于现有技术，本领域技术人员都知晓，要完成力传感器对测试压力机测量时，测试压力机的输出力值不能太大而超出力传感器的最大受力极限（这样会压坏力传感器），测试压力机的输出力值相比力传感器的测量范围也不能太小，这样测试压力机就不会对力传感器造成形变，而无法得到力传感器的弹性系数。通常测试压力机的输出力值在力传感器力值检测范围的10~80%最佳，可以认为该范围内，测试压力机的输出力值与力传感器的测量范围是匹配的。

各力传感器5的顶部为上凸的弧形受力结构，弧形受力结构的最高点构成测力传感器的顶部受力点4。本实施例中的单个力传感器的最大测力值为20MN，力传感器为电阻应变片式力传感器。力传感器的测力结构属于现有技术，在此不再详述。

在所述第二步中，通过在对应力传感器的底部增减垫片9的方式来调整各力传感器的顶部受力点高度一致。

如图1所示：将四个弹性系数相同的力传感器竖向并列布置于底座8上，各力传感器5沿周向间隔布置，通过在对应力传感器底部增减垫片9的方式调整各力传感器的顶部受力点高度一致，传力板包括上下间隔布置的上侧传力板1和下侧传力板6。第三步中，在各顶部受力点4上放置水平布置的下侧传力板6，下侧传力板6的上端设置有传力条3，两根传力条3左右间隔布置，待测量压力机的压头通过上侧传力板对传力条施压，压头与上侧传力板的中部对应，压头的作用力经过上侧传力板、传力条和下侧传力板均匀的传递给各力传感器。传力条3位于对应力传感器的顶部受力点4的正上侧。

在本实施例中，各传力条3的顶部为弧形结构2，传力条3与上侧传力板1之间为线接触配合方式，设置传力条3的作用是，当压头对上侧传力板施压时，巨大的压力会使得上侧传力板1产生中部向下突出的变形，如果上侧传力板直接与各力传感器接触，变形的上侧传力板会使得各力传感器受到一个侧向力，而影响力传感器的测量精度。在本发明中，虽然上侧传力板1会产生变形，顶部为弧形结构的传力条可以保证上侧传力板可以顺利变形，不会产生应力集中，同时由于变形而产生的侧向力经传力条传递给下侧传力板6，由于传力条3位于对应力传感器的正上侧，因此传力条3对于下侧传力板6的作用力方向过顶部受力点4，下侧传力板不会产生变形，从而保证了力传感器可以对力值进行准确测量。图中项20表示设置于压头与上侧传力板之间的球铰传力头。

在本发明的其它实施例中，根据待测量压力机的输出压力值大小，并联的力传感器的个数也可以根据需要进行设置，比如说五个、六个或其它个数。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。