具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一个实施例提供了一种双受力模型应变梁传感装置。图1示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的立体拆解图。图2示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的立体图。图3示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的垫片式传感器2的俯视图。具体地，从图1、图2和图3中可以看到本发明的一种双受力模型应变梁传感装置包括：弹性垫片3；设置在所述弹性垫片3上并能接收所述弹性垫片3形变的垫片式传感器2，所述垫片式传感器2中部设有悬臂梁6，所述悬臂梁6上设有应变计7的至少一部分，所述应变计包括双受力模型应变梁传感器8；和控制电路5，基于所述应变计7的输出信号，生成传感装置的输出信号。

根据本发明的一个方面，所述双受力模型应变梁传装置还包括上端板1和下端板4，所述上端板1在所述垫片式传感器2上，所述上端板1下部开有凹槽11，所述凹槽11容纳所述应变计7的至少一部分，所述下端板4在所述弹性垫片3下。

具体地，在图1和图2所示的所述双受力模型应变梁传感装置的一个示例中，所述双受力模型应变梁传装置自上而下由上端板1、垫片式传感器2、弹性橡胶垫圈3和下端板4组合而成，所有组件固定拧紧。所述固定方式可以用沉头螺栓拧紧，也可以用粘胶粘紧，也可以使用本领域周知的其他固定方式。

弹性橡胶垫3上设有两个突起的柔性套，柔性套的外径与垫片式传感器2上的安装孔直径过渡配合，柔性套的内径与预紧螺栓直径过渡配合，以使垫片式传感器2可以在受力后自由形变。

图5示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的上端板的立体图。上端板是一个碟形金属加工件。上端板的下部前后各开有两个凹槽11，凹槽11尺寸须可容下垫片式传感器2受力后向上的挠度，且凹槽11下缘的两个尖点作为垫片式传感器2的两个支点。上端板设有两个螺纹孔和两个圆孔。两个螺纹孔用来安装双受力模型应变梁传感装置预紧螺栓，两个圆孔是双受力模型应变梁传感装置的安装孔。

图6示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的下端板的立体图。下端板是一个圆饼外形金属加工件。下端板下部设有两个可容纳螺栓头部的沉孔，且使装配后的螺栓头部进入沉孔2-3mm，具体尺寸也可根据双受力模型应变梁传感装置量程做适当调整。

根据本发明的一个方面，如图3所示，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述悬臂梁6包括首端和尾端，所述首端用于与所述垫片式传感器2连接，所述尾端与所述垫片式传感器2之间不连接。

根据本发明的一个方面，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述悬臂梁6与所述垫片式传感器2为一体成型。

根据本发明的一个方面，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述垫片式传感器2中间设置成镂空，所述垫片式传感器2在镂空所围绕的突舌部分形成所述悬臂梁6。

具体地，如图3所示，在垫片式传感器2中间通过镂空的方式形成了突舌形状的悬臂梁6。

根据本发明的一个方面，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述垫片式传感器2中间具有U型镂空，所述悬臂梁6呈长方形突舌形状。

根据本发明的一个方面，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述应变计包括具有第一受模应变梁的第一敏感栅9和具有第二受模应变梁的第二敏感栅10，所述第一敏感栅9被布置在所述悬臂梁6上，所述第二敏感栅10被布置在所述悬臂梁6外。

根据本发明的一个方面，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述第一敏感栅9为与所述突舌部分伸出方向一致的竖向敏感栅，所述第二敏感栅10为与所述突舌部分伸出方向大致垂直的横向敏感栅。

具体地，图4示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的应变计的俯视图。应变计竖栅贴在垫片式传感器2中部“舌头”状平板上(如图示3和图4的位置)，形成传感器悬臂式应变梁。应变计横栅贴在垫片式传感器2下部靠边缘平板上(如图3和图4所示的位置)，形成传感器简支式应变梁。应变计采用2AB构型半桥传感器，两个电阻9和10分别为竖向敏感栅和横向敏感栅结构。应变计基底可以采用改性酚醛树脂，敏感栅基材可以采用伊文箔材。

从图3中可以看到，本发明的双受力模型应变梁传感装置设计了两个应变梁，分属不同的受力模型，同一个应变计感知两个应变梁的应力，下面将做详细描述。

(1)传感器简支式应变梁

垫片式传感器2应变计敏感栅的横栅10与所在区域垫片式传感器2形成一个应变梁。图7示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的简支式应变梁的结构图。图8示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的简支式应变梁的工作示意图。如图7和图8所示双受力模型应变梁传感装置受力后，垫片式传感器2以上端板凹槽11下缘的尖点为支点向上拱起，使得敏感栅的横栅10受到拉伸，横栅10产生拉应变电阻值增大。

图9示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的简支式应变梁的受力模型的示意图。此受力模型满足下列关系：施加在双受力模型应变梁传感装置上的力F与施加在此应变梁上的力F1成线性关系；此应变梁受力F1与敏感栅9的电阻变化值成线性关系；敏感栅9的电阻变化值与其电压输出U1成线性关系。因此，施加在双受力模型应变梁传感装置上的力F与此应变梁的输出U1成线性关系，即U1＝K1*F，其中K1为常数。

(2)传感器悬臂式应变梁

图10示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的悬臂式应变梁的结构图。如图10所示，垫片式传感器2应变计敏感栅的竖栅9与所在区域垫片式传感器2的U型槽内的“舌头”形状部分组成一个应变梁。双受力模型应变梁传感装置受力后，垫片式传感器2的“舌头”形状部分向上翘起，使得敏感栅的竖栅9受到压缩，竖栅9产生压应变电阻值减小。

图11示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的悬臂式应变梁的受力模型。此受力模型满足下列关系：施加在双受力模型应变梁传感装置上的力F与施加在此应变梁上的力F2成线性关系；此应变梁受力F2与敏感栅竖栅9的电阻变化值成线性关系；敏感栅竖栅9的电阻变化值与与其电压输出U2成线性关系。因此，施加在双受力模型应变梁传感装置上的力F与此应变梁的输出U2成线性关系，即U2＝K2*F，其中K2为常数。

由此可见，本发明将包括双受力模型应变梁传感器的应变计应用于能够自由形变的垫片式传感器2上，能够形成线性输出，此外由于两个应变梁分属不同的受力模型，使得同一个应变计感知两个应变梁的应力，形成差压，增大输出，解决了小量程传感器由于单个应变梁输出小影响精度的问题，有效的增强传感器在应用时的灵敏度和精度。

根据本发明的一个方面，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述控制电路5基于所述第一敏感栅和所述第二敏感栅的输出信号，生成传感系统的输出信号。

具体地，如图3所示，控制电路5获得应变计竖栅和应变计横栅的输出信号，并生成输出信号。

根据本发明的一个方面，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述控制电路5为惠斯通电桥。

具体地，图12示出了根据本发明的一个实施例的双受力模型应变梁传感装置的所述控制电路5为惠斯通电桥的结构图。在示例中，将敏感栅9和敏感栅10作为相邻桥臂与另外两个相同电阻值的电阻连接成一个惠斯通电桥。当双受力模型应变梁传感装置受力时，敏感栅9的电阻值减小，敏感栅10的电阻值增大。

由此可见，本双受力模型应变梁传感装置当量程较小时，两个应变梁的输出均较小。在现有技术中，较小的输出不利于控制模块的信号放大处理，从而影响双受力模型应变梁传感装置精度。相反，本发明将包括双受力模型应变梁传感器的应变计应用于能够自由形变的垫片式传感器2上，能够形成线性输出，此外由于两个应变梁分属不同的受力模型，使得同一个应变计感知两个应变梁的应力，形成差压，增大输出，解决了小量程传感器由于单个应变梁输出小影响精度的问题，有效的增强传感器在应用时的灵敏度和精度。

下面描述本发明的双受力模型应变梁传感装置的工作原理。本双受力模型应变梁传感装置采用双弹性体方案，一是弹性垫片3(例如采用高分子弹性橡胶垫)，二是垫片式传感器2。两种弹性体可以一个是柔性体，一个是刚形体，复合感知并传递应变。所示双受力模型应变梁传感装置对压力的感应和计算步骤如下：

1.压力施加在双受力模型应变梁传感装置上方；

2.双受力模型应变梁传感装置承压后组件中的弹性橡胶垫形变；

3.压力传递到垫片式传感器2悬臂应变梁和简支应变梁；

4.垫片式传感器2悬臂梁形变，同时简支梁产生挠度；

5.垫片式传感器2悬臂梁和简支梁上的应变计电阻随之产生应变；

6.应变计的敏感栅竖栅受到压缩电阻减小，横栅受到拉伸电阻增大；

7.应变计敏感栅通过惠斯通电桥产生差压信号输出；

8.电压变化信号被输出到控制模块；

9.控制模块对信号处理后计算出压力。

根据本发明的一个方面，在所述双受力模型应变梁传感装置中，所述垫片式传感器2和所述悬臂梁6的弹性采用65Mn弹簧钢。

具体地，垫片式传感器2采用65Mn弹簧钢，钢材经过淬火60度回火45度热处理。垫片式传感器2上设有两个安装孔，用以容纳弹性橡胶垫上的柔性套。

根据本发明的一个方面，一种测量所述双受力模型应变梁传感装置的属性常数的方法，其特征在于，

使所述双受力模型应变梁传感装置承受重量为akg的物体；

测量所述双受力模型应变梁传感装置的工作电压为b v；

测量所述双受力模型应变梁传感装置的输出为c mv/v；

计算所述双受力模型应变梁传感装置的属性常数为K＝a÷(b×c)。

具体地，把两个应变梁的敏感栅9和敏感栅10连入同一个惠斯通电桥。当双受力模型应变梁传感装置受力时，敏感栅9的电阻值减小，并且敏感栅10的电阻值增大，刚好形成差压输出。即

Uo＝UI+U2＝K1*F+K2*F＝(K1+K2)*F

则有

F＝1/(K1+K2)*Uo

设K＝1/(K1+K2)

即F＝K*Uo，K为常数。

由此可见，理论上本发明的双受力模型应变梁传感装置的输出与其受力是具有线性关系的。

根据本发明的一个方面，在所示计算双受力模型应变梁传感装置的属性常数的方法中，所述双受力模型应变梁传感装置承受重量为满量程负载。

具体地，所以本双受力模型应变梁传感装置可以采用零点和满量程点两点标定。给双受力模型应变梁传感装置施加满量程负载，负载值与双受力模型应变梁传感装置电压输出之比即为K值。

例如，某个双受力模型应变梁传感装置的满量程为10Kg，满量程负载下输出为2mv/v,双受力模型应变梁传感装置工作电压为5v，则K＝10/(2*5)＝1。

在一个工程实践中，应用了此双受力模型应变梁传感装置设计，取得了良好的效果。

在另一示例中，示出了计算双受力模型应变梁传感装置的属性常数的方法。采用5个实用双受力模型应变梁传感装置，测量出在使用每个双受力模型应变梁传感装置时的测试数据。

图13示出了本发明的双受力模型应变梁传感装置中采用以上表中双受力模型应变梁传感装置4时的双受力模型应变梁传感装置的输出。实测表明，双受力模型应变梁传感装置的输出值的线性良好，输出值适中，精度误差在1％左右。

图14示出了本发明的双受力模型应变梁传感装置中采用以上表中5个双受力模型应变梁传感装置时的双受力模型应变梁传感装置的输出。从图14中可以看到，从5个双受力模型应变梁传感装置的测试数据对比看，一致性良好。

根据本发明的一个方面，提供一种重量检测方法，其特征在于，采用所述的双受力模型应变梁传感装置，设所述双受力模型应变梁传感装置的属性常数为k’，称重时所述双受力模型应变梁传感装置的第一敏感栅和第二敏感栅形成的差压Uo，则所述双受力模型应变梁传感装置所承受的重量为：F＝k’*Uo。本发明将包括双受力模型应变梁传感器的应变计应用于能够自由形变的垫片式传感器2上，能够形成线性输出，此外由于两个应变梁分属不同的受力模型，使得同一个应变计感知两个应变梁的应力，形成差压，增大输出，解决了小量程传感器由于单个应变梁输出小影响精度的问题，有效的增强传感器在应用时的灵敏度和精度。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。