本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，具體為力傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳感器是由敏感元件所制成的器件或系統(tǒng)，它可以用于檢測外部施加的變化。被測對象所施加的能量，可以被敏感元件直接感受到，再用變形或者物性變化的方式作出響應(yīng)，然后輸出器轉(zhuǎn)換而來的電信號或者其他可用信號。傳感器器件或者系統(tǒng)通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換單元、測量電路三部分構(gòu)成。

壓力傳感器根據(jù)工作原理的差異，可以分為機械、電容、壓電型、應(yīng)變型、光纖、霍爾效應(yīng)和壓阻式壓力傳感器。

機械式壓力傳感器是將外力轉(zhuǎn)換成位移，然后再將位移轉(zhuǎn)換成電信號的力傳感器。

由于敏感單元形變位移量微小，傳統(tǒng)機械式的力傳感器的測量精度一般都比較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種新型的測力裝置，本測量裝置采用的技術(shù)方案如下：

包括受壓力產(chǎn)生形變對形變部分和將形變轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)位移對運動轉(zhuǎn)換部分，所述形變部連接運動轉(zhuǎn)換部，所述運動轉(zhuǎn)換部連接編碼器。

進一步的所述形變部包括受力面、導(dǎo)向軸、和彈簧，所述受力面位于導(dǎo)向軸一端，彈簧限定在導(dǎo)向軸對擋片與受力面之間，導(dǎo)向軸另一端連接運動轉(zhuǎn)換部。

進一步的所述運動轉(zhuǎn)換部包括與形變部連接的齒條，和連接齒條的齒輪組，所述齒輪組連接編碼器，所述齒輪組包括至少一個齒輪。

進一步的所述齒條固定于導(dǎo)向軸另一端，所述齒條與導(dǎo)向軸軸向平行。

進一步的所述運動轉(zhuǎn)換部包括與形變部連接的絲桿，和絲桿同軸安裝的絲桿螺母，所述絲桿螺母同軸連接編碼器。

進一步的所述絲桿螺母上有齒槽，所述齒槽通過齒輪組連接編碼器，所述齒輪組包括至少一個齒輪。

進一步的所述彈簧為線性彈簧。

本實用新型的有益效果是將運動轉(zhuǎn)換裝置的減速比與旋轉(zhuǎn)編碼器結(jié)合，提高了測力裝置的分辨率。

附圖說明

圖1是實施例一具有齒輪組的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1是受力面；2是導(dǎo)向軸；3是彈簧；4是光柵盤；5是讀頭；6是齒條；7是齒輪；8是齒輪軸；9是大齒輪；10是輸出軸；11是二級齒輪；12是絲桿螺母；13是絲桿。

具體實施方式

一種測力裝置，其特征在于，包括受壓力產(chǎn)生形變的形變部和將形變轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)位移的運動轉(zhuǎn)換部，所述形變部連接運動轉(zhuǎn)換部，所述運動轉(zhuǎn)換部連接編碼器。

實施例一

一種測力裝置如圖1所示。受力面1與導(dǎo)向軸2固定連接；彈簧3與導(dǎo)向軸2同軸安裝；齒條6運動方向與導(dǎo)向軸2軸線方向平行；齒輪7與齒條6嚙合安裝；大齒輪9與齒輪7同軸固定安裝于齒輪軸8上；二級齒輪11與光柵盤4同軸安裝與輸出軸10上；光柵盤4安裝與讀頭5的夾縫中，讀頭5記錄光柵盤的轉(zhuǎn)動量。具體實施方式如下。

（1）外力F施加于垂直于彈簧形變方向的受力面1上。彈簧3產(chǎn)生形變；導(dǎo)向軸2與受力面1固定連接，故導(dǎo)向軸2產(chǎn)生直線位移；齒條6與導(dǎo)向軸2固定連接，或者將齒槽加工與導(dǎo)向軸2上；所述齒條6固定于導(dǎo)向軸2另一端，所述齒條6與導(dǎo)向軸2軸向平行。

（2）通過齒輪7齒條6的機械單元將導(dǎo)向軸2的直線位移轉(zhuǎn)換成齒輪7的轉(zhuǎn)動量；直線位移量與轉(zhuǎn)動量的相互關(guān)系如式（1-1）：

（1-1）

式中：Δx為彈簧的形變量；Δθ為齒輪的轉(zhuǎn)動量；R為齒輪的半徑。

（3）大齒輪9與齒輪7同軸安裝，大齒輪9與二級齒輪11相互嚙合，當齒輪7轉(zhuǎn)動時，大齒輪9同時帶動二級齒輪11轉(zhuǎn)動，輸出軸10與二級齒輪11同軸安裝。

（4）與光柵盤4與二級齒輪11同軸安裝，讀頭5將光柵盤4的轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)化為電信號的脈沖數(shù)。

（5）如圖2所示齒輪7也可以通過齒輪軸8與光柵盤4同軸安裝，讀頭5將光柵盤4的轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)化為電信號的脈沖數(shù)。

（6）大齒輪9與二級齒輪11的齒輪組也可以換成帶輪、同步帶輪等傳動裝置實現(xiàn)放大轉(zhuǎn)動運動的目的。

（7）經(jīng)過上述過程，外力F引起彈簧3的形變量轉(zhuǎn)換成了電信號的脈沖數(shù)。測力裝置將微小的彈簧形變位移量轉(zhuǎn)換成較大的轉(zhuǎn)動量，并用旋轉(zhuǎn)編碼器計數(shù)。提高了測量分辨率與精度。編碼器記錄數(shù)據(jù)與彈簧形變量的相互關(guān)系為（1-2）：

（1-2）

式中：M為齒輪組的減速比；N為光柵盤一圈的線數(shù)；R為齒輪的節(jié)圓半徑；Δx為彈簧的形變量，S的整數(shù)部分即為讀頭讀到的數(shù)值。

形變量為,傳動裝置的減速比為3:1，光柵盤一圈的線數(shù)為400，則可以將形變量細分成1200份，其讀數(shù)的分辨率將提高數(shù)個數(shù)量級。

實施例二

一種測力裝置如圖3所示。受力面1與導(dǎo)向軸2固定連接；彈簧3與導(dǎo)向軸2同軸安裝；絲桿13與導(dǎo)向軸2同軸，絲桿13與導(dǎo)向軸2固定連接；絲桿螺母12與絲桿13同軸安裝；光柵盤4與絲桿螺母12同軸安裝，光柵盤4固定于絲桿螺母上；光柵盤4安裝與讀頭5的夾縫中，讀頭5記錄光柵盤4的轉(zhuǎn)動量。具體實施方式如下。

外力F施加于垂直于彈簧形變方向的受力面1上。彈簧3產(chǎn)生形變；導(dǎo)向軸2與受力面1固定連接，故導(dǎo)向軸2產(chǎn)生直線位移；絲桿13與導(dǎo)向軸2同軸固定連接。

通過絲桿13與絲桿螺母12的機械單元將導(dǎo)向軸2的直線位移轉(zhuǎn)換成四桿螺母12的轉(zhuǎn)動量。直線位移量與轉(zhuǎn)動量之間的關(guān)系為（2-1）

（2-1）

式中：Δx為彈簧的形變量；Δθ為齒輪的轉(zhuǎn)動量；L為絲桿的導(dǎo)程。

光柵盤4同軸固定于絲桿螺母12 上，讀頭5將光柵盤4的轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)化為電信號的脈沖數(shù)。

絲桿螺母與齒輪組、帶輪、同步帶輪等可以將轉(zhuǎn)動量放大的傳動機構(gòu)同軸連接，傳動機構(gòu)輸出軸與光柵盤4同軸連接，讀頭5將光柵盤4的轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)化為電信號的脈沖數(shù)。

經(jīng)過上述過程，外力F引起彈簧3的形變量轉(zhuǎn)換成了電信號的脈沖數(shù)。測力裝置將微小的彈簧形變位移量轉(zhuǎn)換成較大的轉(zhuǎn)動量，并用旋轉(zhuǎn)編碼器計數(shù)。提高了測量分辨率與精度。編碼器記錄數(shù)據(jù)與彈簧形變量的相互關(guān)系為（2-2）：

（2-2）

式中：M為齒輪組的減速比；N為光柵盤一圈的線數(shù)；L絲桿的導(dǎo)程；Δx為彈簧的形變量；S的整數(shù)部分即為讀頭讀到的數(shù)值。

形變量為,傳動機構(gòu)的減速比為3:1，光柵盤一圈的線數(shù)為400，則可以將形變量細分成1200份，其讀數(shù)的分辨率將提高數(shù)個數(shù)量級。