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一種薄膜壓力傳感器的測量裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種薄膜壓力傳感器的測量裝置。該薄膜壓力傳感器的測量裝置包含測量機構和控制及信號采集部分。測量機構包括絲桿、橫梁支架、步進電機、橫梁、力傳感器、直線軸承、軸、彈簧、上下電極、上下支撐板、支撐柱等，所述的測量機構特征在于力傳感器固定在橫梁上，橫梁被套在絲桿上，步進電機能夠驅動絲桿轉動并帶動橫梁上下移動，所述的力傳感器的下端固定一根軸，軸被放置于直線軸承之中，在軸的下端連接一根彈簧，彈簧的下端固定在絕緣連接柱上，所述的絕緣連接柱與上電極相連，在上下電極之間是待測的薄膜壓力傳感器，上下電極的兩個連接點能夠與外面的電壓電阻測量單元相連。該測量裝置具有操作簡單和壓力測量精度高等優點。
【專利說明】一種薄膜壓力傳感器的測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種壓力測量的裝置，具體為一種薄膜壓力傳感器的測量裝置。
【背景技術】
[0002]采用PVDF等高聚物作為柔性壓力傳感器的研究已經很多，由于薄膜材料的厚度非常小，一般在幾個mm到幾個微米，因此，采用一般的強力儀無法對其進行輸出信號和壓力之間關系的測量，采用定力的測量裝置對薄膜材料的壓電特性進行測量是目前采用較多的一種方法，即在薄膜上放置一定重量的砝碼，通過電壓電阻測量裝置來測量薄膜兩側的信號的輸出，該測量方法具有裝置簡單(僅僅需要砝碼和一個電壓或電流測量表)和成本低的優點，但是其缺點也是很明顯的，該方法無法對整個量程范圍的壓力進行對應測量，且測量過程耗時較多，測量只能是靜態測量。

【發明內容】

[0003]針對現有技術存在的缺陷，本發明擬解決的技術問題是開發設計一種薄膜壓力傳感器的測量裝置，該裝置能夠對薄膜壓力傳感器進行輸出信號和施加壓力的關系曲線的動態測量。
[0004]本發明另一個要解決的技術問題是施加壓力的分辨率。
[0005]本發明再一個要解決的技術問題是薄膜傳感器輸出信號的采集。
[0006]為解決上述技術問題，一種薄膜壓力傳感器的測量裝置。該薄膜壓力傳感器的測量裝置包含測量機構和控制及信號采集部分。測量機構包括絲桿、橫梁支架、步進電機、橫梁、力傳感器、直線軸承、軸、彈簧、上下電極、上下支撐板、支撐柱等，所述的測量機構特征在于力傳感器固定在橫梁上，橫梁被套在絲桿上，步進電機能夠驅動絲桿轉動并帶動橫梁上下移動，所述的力傳感器的下端固定一根軸，軸被放置于直線軸承之中，在軸的下端連接一根彈簧，彈簧的下端固定在絕緣連接柱上，所述的絕緣連接柱與上電極相連，在上下電極之間是待測的薄膜壓力傳感器，上下電極的兩個連接點能夠與外面的電壓電阻測量單元相連。所述的控制及信號采集部分包含有電腦、單片機系統、壓力信號采集模塊和電壓電阻測量單元，其特征在于壓力信號和電壓電阻信號能夠同步進行采集和實時顯示。
[0007]作為本發明的一種改進，傳感器是通過彈簧與被測得薄膜壓力傳感器相連的。與彈簧相連的軸被固定在垂直位置的直線軸承重，以保證施加的壓力是在垂直方向，而且彈簧的彈性系數可以根據薄膜壓力傳感器的材料不同而進行調整。
[0008]作為本發明的一種改進，薄膜壓力傳感器是由上下兩片金屬電極平行夾持，且上電極通過柔軟的超細電線連接。
[0009]作為本發明的另一種改進，橫梁的上下運動通過步進電機控制，而步進電機由單片機系統控制，控制指令和采集數據的實時顯示由計算機完成。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明:
[0011]圖1是本發明一種薄膜壓力傳感器的測量裝置一種實施例的整體外觀示意圖
[0012]圖2是本發明一種薄膜壓力傳感器的測量裝置一種實施例的測量結構示意圖
[0013]圖3是本發明一種薄膜壓力傳感器的測量裝置一種實施例的控制和信號采集工作原理圖
[0014]圖4是本發明一種薄膜壓力傳感器的測量裝置一種實施例的控制程序流程圖【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例及其附圖詳述本發明，但本發明不受實施例的限制:
[0016]本發明的一種薄膜壓力傳感器的測量裝置(參見圖1-2)，該薄膜壓力傳感器的測量裝置包含測量機構和控制及信號采集部分。測量機構包括底板1、絲桿17、橫梁支架13、步進電機14、橫梁15、力傳感器3、直線軸承8、軸9、彈簧7、上電極10、下電極11、上支撐板
4、下支撐板5、支撐柱6等，所述的測量機構特征在于所述的力傳感器3通過螺絲16固定在橫梁15上，所述的橫梁15被套在絲桿17上，步進電機14能夠驅動絲桿17轉動并帶動橫梁15上下移動，所述的力傳感器3的下端固定一根軸9，所述的軸9被放置于直線軸承8之中，在軸9的下端連接一根彈簧7，所述的彈簧7的下端固定在絕緣連接柱18上，所述的絕緣連接柱18與上電極10相連，在上下電極10、11之間是待測的薄膜壓力傳感器12，上下電極的兩個連接點19、20能夠與外面的電壓電阻測量單元21相連。所述的控制及信號采集部分包含有電腦2、單片機系統23、壓力信號采集模塊22和電壓電阻測量單元21，其特征在于施加的壓力信號和電壓電阻信號能夠同步進行采集和實時顯示。如圖3所示，單片機系統23能夠通過方波脈沖對步進電機14進行控制，通過串口通訊模塊24與電腦2進行數據和指令通訊。電壓電阻測量單元21能夠直接通過USB串口與電腦2進行指令和數據交換。
[0017]本實施例所使用的彈簧7的粗細是可調的，彈簧直徑在0.的區間內可調，彈簧的粗細決定了施加壓力的量程和測量的分辨率，當測試樣本的壓電敏感度高、量程小的時候可以選擇細的彈簧。彈簧的可伸縮區間在5cm到IOcm之間。與彈簧7相連的軸9被放置在直線軸承8中，這樣可以保證施加的壓力是在垂直方向，提高了測量的精度。
[0018]本發明一種薄膜壓力傳感器的測量裝置的程序流程如圖4所示，首先對單片機系統23的發送初始化變量單元的指令，進一步發送速度和其他測試參數的指令，然后接收單片機系統23發回的位移量、壓力信號采集模塊22和電壓電阻測量單元21傳送的信號量，同時在電腦2的屏幕上實時顯示曲線。根據圖4所示的程序流程圖和上述說明，計算機編程人員不難寫出具體的程序。
[0019]本發明一種薄膜壓力傳感器的測量裝置未述及之處適用于現有技術。
【權利要求】
1.一種薄膜壓力傳感器的測量裝置，該薄膜壓力傳感器的測量裝置包含測量機構和控制及信號采集部分，所述的測量機構由絲桿、橫梁支架、步進電機、橫梁、力傳感器、直線軸承、軸、彈簧、上下電極、上下支撐板、支撐柱等構成，所述的測量機構特征在于力傳感器固定在橫梁上，橫梁被套在絲桿上，步進電機能夠驅動絲桿轉動并帶動橫梁上下移動，所述的力傳感器的下端固定一根軸，軸被放置于直線軸承之中，在軸的下端連接一根彈簧，彈簧的下端固定在絕緣連接柱上，所述的絕緣連接柱與上電極相連，在上下電極之間是待測的薄膜壓力傳感器，上下電極的兩個連接點能夠與外面的電壓電阻測量單元相連；所述的控制及信號采集部分包含有電腦、單片機系統、壓力信號采集模塊和電壓電阻測量單元，其特征在于壓力信號和電壓電阻信號能夠同步進行采集和實時顯示。
2.根據權利要求I所述的測量裝置，其特征在于所述的傳感器是通過彈簧與被測得薄膜壓力傳感器相連的。
3.根據權利要求I和權利要求2所述的連接彈簧，其特征在于彈簧的彈性系數可以根據薄膜壓力傳感器的材料不同而進行調整。
4.根據權利要求I所述的測量裝置，其特征在于所述的薄膜壓力傳感器是由上下兩片金屬電極平行夾持，且上電極通過柔軟的超細電線連接。
5.根據權利要求I所述的測量裝置，其特征在于通過步進電機控制橫梁的上下運動。
6.根據權利要求I所述的控制及信號采集部分，步進電機由單片機系統控制，控制指令和采集數據的實時顯示由計算機完成。
【文檔編號】G01L27/00GK103528754SQ201310524678
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】劉皓, 吳麗, 李津 申請人:天津工業大學