【中国仪表网 仪表专利】创意无极限，仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利――剪切应变式压力传感器。该专利由重庆材料研究院有限公司申请，并于2016年9月21日获得授权公告。
内容说明
本发明涉及一种压力传感器，特别涉及一种剪切应变式压力传感器。
发明背景
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着新材料技术的发展，新型传感器也应运而生。压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。压电式压力传感器体积小，结构简单，能提供电学输出，是使用最为广泛的一种压力传感器。然而，压电式压力传感器仍然存在以下缺点：其分辨率较低，对微小应变不敏感，对微小力值的测量不能很好的响应，测力范围有待改进，且压电式压力传感器的压电材料受环境影响较大，易导致压电式压力传感器测量不准确。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种剪切应变式压力传感器，该剪切应变式压力传感器分辨率高、灵敏度高、测力范围大，且体积小，结构简单，便于制造。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种剪切应变式压力传感器，包括壳体，所述壳体内固定有磁场发生装置，该磁场发生装置具有两个磁性相反且相向对应的磁极，所述两个磁性相反的磁极之间留有间隔空间，两个磁极的间隔空间中设有一剪切板，所述剪切板的一侧固定有橡胶片，与两个磁极中的第一磁极的磁极端面充分接触，所述剪切板的另一侧固定有第一电极，所述第一电极上固定有磁流变弹性体，磁流变弹性体的另一侧固定有第二电极，第二电极与两个磁极中的第二磁极的磁极端面固定，所述第一电极、第二电极与一信号调理模块电连接，所述信号调理模块用于将两电极之间磁流变弹性体变化的阻值信号转换为电压信号输出，所述剪切板的一端向上延伸穿过一S型测力件后外伸出壳体上端面，所述壳体内固定有用于支撑S型测力件的支撑板，所述剪切板上设有一挡块，该挡块的下端面与S型测力件的上端面接触。
所述壳体内设有用于限定剪切板运动行程的过载保护装置。该保护装置为U型卡块，所述U型卡块固定在壳体内壁上，U型卡块的卡口朝内，U型卡块的卡口内设有限位板与剪切板的下端连接。剪切板的外伸端固定有一压头，所述压头与壳体上端面之间由橡胶块粘结。
所述磁场发生装置包括两个块状N53钕铁硼永磁体，两个块状永磁体通过固定架固定在壳体内，两个块状永磁体相向对应，且留有间隔空间，两个块状永磁体相对面的磁极的磁性相反。所述壳体包括基座和外罩，所述外罩与基座通过螺栓固定连接。所述信号调理模块采用型号为S1109的电位计式信号调理模块。所述磁流变弹性体的内部软磁颗粒呈现链状或柱状结构排列，且软磁颗粒呈链状或柱状结构列的轴线应与第一电极、第二电极表面垂直。
本发明具有的优点是：由于本剪切应变式压力传感器的壳体内固定有磁场发生装置，该磁场发生装置具有两个磁性相反且相向对应的磁极，所述两个磁性相反的磁极之间留有间隔空间，两个磁极的间隔空间中设有一剪切板，所述剪切板的一侧固定有橡胶片，与两个磁极中的第一磁极的磁极端面充分接触，所述剪切板的另一侧固定有第一电极，所述第一电极上固定有磁流变弹性体，磁流变弹性体的另一侧固定有第二电极，第二电极与两个磁极中的第二磁极的磁极端面固定，所述剪切板的一端向上延伸穿过一S型弹性元件后外伸出壳体上端面，所述壳体内固定有用于支撑S型弹性元件的支撑板，所述剪切板上设有一挡块，该挡块的下端面与S型弹性元件的上端面接触。 当压力作用于剪切板，剪切板将压力传递给S型弹性元件，同时剪切板在压力作用下对磁流变弹性体产生微小剪切作用。当磁流变弹性体发生剪切变形时，磁流变弹性体内部颗粒间隙发生变化，诱发阻值变化。且磁流变弹性体对微小的剪切应变十分敏感，可有效提高测力范围，并对微小力值的测量也有很好的响应。
且磁流变弹性体工作十分稳定，本传感器一般都是在常温下工作的，因此环境的影响可以忽略不计。传感器中的磁流变弹性体被置于两电极之间，电极与信号调理模块相连，利用信号调理模块将磁流变弹性体变化的阻值信号转换为传感器输出的电压信号，从而实现测量外界压力的大小。
本发明利用磁流变弹性体的磁致电学特性受到应变的影响十分敏感，在应变的作用下磁流变弹性体的阻值变化明显，且具有良好的可逆性的特点，将磁流变弹性体设置在磁场发生装置产生的强磁场中，磁场发生装置将产生强磁场作用于位于两个磁极之间的磁流变弹性体上，可起到降低磁流变弹性体初始阻值，并提高磁流变弹性体的阻值对应变的敏感程度。且磁流变弹性体位于强磁场中，磁流变弹性体的磁控电学特性在磁场作用下发生连续变化，还可提高传感器的分辨率。
总之，本发明分辨率高、灵敏度高、测力范围大，受环境影响较小，且体积小，结构简单，便于制造。
