一种基于石英传感器的动态称重装置的制作方法

1.本发明属于称重装置技术领域，具体涉及一种基于石英传感器的动态称重装置。


背景技术：

2.石英传感器是利用石英晶体固有的压电效应的特性根据实际工作需要而制成的一种传感器。
3.现有的石英传感器应用范围较小，一般限于道路交通上车辆载荷的监测监控。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种基于石英传感器的动态称重装置。
5.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种基于石英传感器的动态称重装置，包括主体、石英敏感元件、位于石英敏感元件之间的电极片、用于引出石英敏感元件变化电荷的引出线，所述主体设有用于容纳石英敏感元件、电极片的腔体，还包括
7.受力传导件，所述受力传导件与主体连接，所述受力传导件的第一端头进入主体内部并且与石英敏感元件接触，所述受力传导件的第二端头暴露在主体的外部；
8.质量块，所述质量块套接在受力传导件的外侧，并相对于受力传导件的长度方向具备前后运动的自由度，所述第二端头对质量块向前的运动进行末端限位；以及
9.弹性件，所述弹性件套接在受力传导件的外侧，所述弹性件的一端与质量块接触并对其产生作用力，另一端与主体接触。
10.进一步限定，所述主体的内部设有贯通的阶梯腔，所述阶梯腔包括第一腔体和第二腔体，所述石英敏感元件、电极片位于第二腔体中，这样的结构设计，第二腔体提供石英敏感元件、电极片的安装空间，而第一腔体则用于受力传导件进入主体的内部，与石英敏感元件接触，传递外界的力的信号。
11.进一步限定，所述石英敏感元件、电极片通过一体灌封固定在第二腔体内，这样的结构设计，可以对石英敏感元件、电极片进行严密的保护，避免外界环境中的杂物和不利因素对石英敏感元件、电极片造成侵蚀和损坏。
12.进一步限定，所述第二腔体的内壁连接绝缘层，这样的结构设计，避免石英敏感元件受力产生的电荷转移至主体。
13.进一步限定，所述第一腔体的内壁设有第一螺纹，这样的结构设计，第一螺纹可以用于安装固定受力传导件。
14.进一步限定，所述受力传导件包括与第一螺纹适配的螺杆以及一个位于螺杆上端的受力板，所述第一端头为螺杆背离受力板的一端，所述第二端头为受力板，所述弹性件、质量块均套接在螺杆的外圈，这样的结构设计，螺杆通过第一螺纹与主体连接，螺纹连接的方式可以实现受力传导件的拆装，也能够通过下旋，保证受力传导件与石英敏感元件的有
效接触，受力板则用于接受外界活动因素施加的力量，受力经受力板、螺杆最终传递给石英敏感元件。
15.进一步限定，所述弹性件为塔形弹簧，所述塔形弹簧按照大圈与质量块接触，小圈与主体接触的姿态安装，这样的结构设计，塔形弹簧受外界因素影响，蓄能震动时，更容易保证运动的稳定性，不容易侧偏，提高了对外界因素反应的真实性和可靠性。
16.进一步限定，所述受力板与螺杆可拆卸的连接，这样的结构设计，可以根据实际情况的不同，更换不同类型的受力板，来接收外界活动因素的信号。
17.进一步限定，还包括底座，所述底座与主体可拆卸的连接并位于第二腔体所在的一端，对第二腔体该侧的端头进行封闭，这样的结构设计，可拆卸连接的底座有利于打开或者封闭石英敏感元件所在的第二腔体，利于后续的检修维护，可拆卸连接可以是螺纹的连接方式或者其它现有的连接方式。
18.进一步限定，所述底座背离主体的一侧设有用于安装的螺孔，所述底座的内部设有用于通过引出线的线孔，所述底座设有接头孔，所述接头孔位于线孔的末端，所述底座的接头孔中固定有接头，所述引出线的一端与接头连接，这样的结构设计，螺孔的存在，起到固定底座的作用，进而可以实现整个动态称重装置的固定，外界环境只需预先置入与螺孔适配的杆件，即可提供安装点位，线孔用于通过引出线，接头孔用于安装接头，接头则将石英敏感元件上发生变化的电信号经引出线导出，提供检测这种电信号的信号接口。
19.本发明的有益效果：使用范围和应用场景较广，可以适应道路、桥梁等交通建筑以及工业生产场景的冲击、碰撞、断裂、跌落以及振动的监测，并且利用石英敏感元件的敏感特性，可以非常精准有效的监测各场景下的载荷变化。
附图说明
20.本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
21.图1为本发明一种基于石英传感器的动态称重装置实施例的结构示意图；
22.图2为本发明一种基于石英传感器的动态称重装置实施例中底座的结构示意图；
23.图3为本发明一种基于石英传感器的动态称重装置实施例中主体的结构示意图；
24.图4为本发明一种基于石英传感器的动态称重装置实施例中受力传导件的结构示意图；
25.主要元件符号说明如下：
26.1、底座；11、螺孔；12、线孔；13、接头孔；
27.2、主体；21、第二腔体；22、第一腔体；
28.3、受力传导件；31、螺杆；32、受力板；
29.4、石英敏感元件；
30.5、电极片；
31.6、接头；
32.7、质量块；
33.8、弹性件；
34.9、引出线。
具体实施方式
35.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
36.如图1-4所示，本发明的一种基于石英传感器的动态称重装置，包括主体2、石英敏感元件4、位于石英敏感元件4之间的电极片5、用于引出石英敏感元件4变化电荷的引出线9，主体2设有用于容纳石英敏感元件4、电极片5的腔体，并且还包括
37.受力传导件3，受力传导件3与主体2连接，受力传导件3的第一端头进入主体2内部并且与石英敏感元件4接触，受力传导件3的第二端头暴露在主体2的外部；
38.质量块7，质量块7套接在受力传导件3的外侧，并相对于受力传导件3的长度方向具备前后运动的自由度，第二端头对质量块7向前的运动进行末端限位；以及
39.弹性件8，弹性件8套接在受力传导件3的外侧，弹性件8的一端与质量块7接触并对其产生作用力，另一端与主体2接触。
40.本实施例中：
41.外界环境的冲击首先作用在受力传导件3上，随后传递给石英敏感元件4，石英敏感元件4表面产生压电效应，电信号经引出线9传递出去，工作人员参考电信号的大小、频率可以反向推导出外界环境的信息；
42.该动态称重装置可以针对外界的冲击、碰撞、断裂、跌落等情况进行有效的监测，比如道路、桥梁、工业生产场景中的环境动态变化，在冲击情境下，可以根据石英敏感元件4形成的电信号，反向推导受力传导件3受到的冲击力大小，在跌落情境下，外界物体的坠落不一定直接作用在受力传导件3上，但是因跌落冲击形成的干扰可以经外界环境传递到受力传导件3上，最终在石英敏感元件4形成反馈，因此，可以间接反映跌落的信息。
43.在针对振动的监测方面，该动态称重装置优选倒置安装，倒置安装时，该基于石英传感器的动态称重装置以倒置姿态固定在发生振动的外界物体上，质量块7因重力作用和弹性件8的弹力作用与受力传导件3的第二端头贴合，外界振动，导致质量块7上下运动，弹性件8的形变为质量块7的运动形成了冗余空间，并通过弹力限制辅助质量块7的范围，避免质量块7过分远离受力传导件3，而无法及时将这种震动传递给受力传导件3，导致失真的情况出现，第二端头作为限位点和受力点，质量块7不停的对受力传导件3进行碰撞，这种碰撞由振动引发，当然反映了外界振动的信息(大小、频率、变化)，通过石英敏感元件4上的信号变化，可以获知振动信息，此外，根据实际的振动大小，监测量程的不同，可以根据需要更换不同重量、不同大小的其它质量块7，从而使质量块7的重量、大小能够和发生的振动相匹配。
44.优选，主体2的内部设有贯通的阶梯腔，阶梯腔包括第一腔体22和第二腔体21，石英敏感元件4、电极片5位于第二腔体21中，这样的结构设计，第二腔体21提供石英敏感元件4、电极片5的安装空间，而第一腔体22则用于受力传导件3进入主体2的内部，与石英敏感元件4接触，传递外界的力的信号。实际上，也可以根据具体情况具体考虑主体2内腔其它的结构形状。
45.优选，石英敏感元件4、电极片5通过一体灌封固定在第二腔体21内，这样的结构设计，可以对石英敏感元件4、电极片5进行严密的保护，避免外界环境中的杂物和不利因素对石英敏感元件4、电极片5造成侵蚀和损坏。实际上，也可以根据具体情况具体考虑石英敏感
元件4、电极片5其它的保护结构。
46.优选，第二腔体21的内壁连接绝缘层，这样的结构设计，避免石英敏感元件4受力产生的电荷转移至主体2。实际上，也可以根据具体情况具体考虑其它的绝缘结构。
47.优选，第一腔体22的内壁设有第一螺纹，这样的结构设计，第一螺纹可以用于安装固定受力传导件3。实际上，也可以根据具体情况具体考虑受力传导件3其它的安装结构。
48.优选，受力传导件3包括与第一螺纹适配的螺杆31以及一个位于螺杆31上端的受力板32，第一端头为螺杆31背离受力板32的一端，第二端头为受力板32，弹性件8、质量块7均套接在螺杆31的外圈，这样的结构设计，螺杆31通过第一螺纹与主体2连接，螺纹连接的方式可以实现受力传导件3的拆装，也能够通过下旋，保证受力传导件3与石英敏感元件4的有效接触，受力板32则用于接受外界活动因素施加的力量，受力经受力板32、螺杆31最终传递给石英敏感元件4。实际上，也可以根据具体情况具体考虑受力传导件3其它的结构形状。
49.优选，弹性件8为塔形弹簧，塔形弹簧按照大圈与质量块7接触，小圈与主体2接触的姿态安装，这样的结构设计，塔形弹簧受外界因素影响，蓄能震动时，更容易保证运动的稳定性，不容易侧偏，提高了对外界因素反应的真实性和可靠性。实际上，也可以根据具体情况具体考虑弹性件8其它的结构形状。
50.优选，受力板32与螺杆31可拆卸的连接，这样的结构设计，可以根据实际情况的不同，更换不同类型的受力板32，来接收外界活动因素的信号。实际上，也可以根据具体情况具体考虑受力板32与螺杆31其它的连接方式。
51.优选，还包括底座1，底座1与主体2可拆卸的连接并位于第二腔体21所在的一端，对第二腔体21该侧的端头进行封闭，这样的结构设计，可拆卸连接的底座1有利于打开或者封闭石英敏感元件4所在的第二腔体21，利于后续的检修维护。实际上，也可以根据具体情况具体考虑其它的安装结构。
52.优选，底座1背离主体2的一侧设有用于安装的螺孔11，底座1的内部设有用于通过引出线9的线孔12，底座1设有接头孔13，接头孔13位于线孔12的末端，底座1的接头孔13中固定有接头6，引出线9的一端与接头6连接，这样的结构设计，螺孔11的存在，起到固定底座1的作用，进而可以实现整个动态称重装置的固定，外界环境只需预先置入与螺孔11适配的杆件，即可提供安装点位，线孔12用于通过引出线9，接头孔13用于安装接头6，接头6则将石英敏感元件4上发生变化的电信号经引出线9导出，提供检测这种电信号的信号接口。实际上，也可以根据具体情况具体考虑底座1其它的结构形状。
53.上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种基于石英传感器的动态称重装置，包括主体(2)、石英敏感元件(4)、位于石英敏感元件(4)之间的电极片(5)、用于引出石英敏感元件(4)变化电荷的引出线(9)，所述主体(2)设有用于容纳石英敏感元件(4)、电极片(5)的腔体，其特征在于：还包括受力传导件(3)，所述受力传导件(3)与主体(2)连接，所述受力传导件(3)的第一端头进入主体(2)内部并且与石英敏感元件(4)接触，所述受力传导件(3)的第二端头暴露在主体(2)的外部；质量块(7)，所述质量块(7)套接在受力传导件(3)的外侧，并相对于受力传导件(3)的长度方向具备前后运动的自由度，所述第二端头对质量块(7)向前的运动进行末端限位；以及弹性件(8)，所述弹性件(8)套接在受力传导件(3)的外侧，所述弹性件(8)的一端与质量块(7)接触并对其产生作用力，另一端与主体(2)接触。2.根据权利要求1所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：所述主体(2)的内部设有贯通的阶梯腔，所述阶梯腔包括第一腔体(22)和第二腔体(21)，所述石英敏感元件(4)、电极片(5)位于第二腔体(21)中。3.根据权利要求2所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：所述石英敏感元件(4)、电极片(5)通过一体灌封固定在第二腔体(21)内。4.根据权利要求3所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：所述第二腔体(21)的内壁连接绝缘层。5.根据权利要求2所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：所述第一腔体(22)的内壁设有第一螺纹。6.根据权利要求5所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：所述受力传导件(3)包括与第一螺纹适配的螺杆(31)以及一个位于螺杆(31)上端的受力板(32)，所述第一端头为螺杆(31)背离受力板(32)的一端，所述第二端头为受力板(32)，所述弹性件(8)、质量块(7)均套接在螺杆(31)的外圈。7.根据权利要求6所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：所述弹性件(8)为塔形弹簧，所述塔形弹簧按照大圈与质量块(7)接触，小圈与主体(2)接触的姿态安装。8.根据权利要求6所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：所述受力板(32)与螺杆(31)可拆卸的连接。9.根据权利要求2所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：还包括底座(1)，所述底座(1)与主体(2)可拆卸的连接并位于第二腔体(21)所在的一端，对第二腔体(21)该侧的端头进行封闭。10.根据权利要求9所述的一种基于石英传感器的动态称重装置，其特征在于：所述底座(1)背离主体(2)的一侧设有用于安装的螺孔(11)，所述底座(1)的内部设有用于通过引出线(9)的线孔(12)，所述底座(1)设有接头孔(13)，所述接头孔(13)位于线孔(12)的末端，所述底座(1)的接头孔(13)中固定有接头(6)，所述引出线(9)的一端与接头(6)连接。

技术总结
本发明公开了一种基于石英传感器的动态称重装置，包括主体、石英敏感元件、位于石英敏感元件之间的电极片、用于引出石英敏感元件变化电荷的引出线，所述主体设有用于容纳石英敏感元件、电极片的腔体，还包括受力传导件，所述受力传导件与主体连接，所述受力传导件的第一端头进入主体内部并且与石英敏感元件接触，所述受力传导件的第二端头暴露在主体的外部；质量块，所述质量块套接在受力传导件的外侧，并相对于受力传导件的长度方向具备前后运动的自由度，所述第二端头对质量块向前的运动进行末端限位；以及弹性件，所述弹性件套接在受力传导件的外侧，所述弹性件的一端与质量块接触并对其产生作用力，另一端与主体接触。另一端与主体接触。另一端与主体接触。


技术研发人员：刘保良
受保护的技术使用者：江西佰斯亿科技有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/6