数字称重传感器

技术领域

本发明涉及称重传感器设计技术领域，尤其涉及一种数字称重传感器。

背景技术

在现代化的工业生产流程中，重量信息经常成为关键的信息来源和控制目标，例如在车辆衡系统中，重量信息就是所需要的最终输出数据；在灌装生产线上，重量信息就成为灌装生产流程的控制目标。因此，称重的可靠性和精确性具有重大意义。

随着数字化和信息化技术的发展，传统的称重系统已经开始进入数字称重系统时代，在传感器中内置具备高精度模数转换功能和数字处理能力的电路，将传感器的受载力信息转化成数字信号；一只或多只数字称重传感器通过有线或者无线等通讯方式，与仪表、工控机等终端设备进行数据和指令的交互，共同构成称重通讯拓扑网络，将格式化后的称重数据发往仪表、工控机等终端设备，进行最终处理和显示。

数字称重传感器通常使用螺栓等紧固件，在施加预设的力矩后，与安装面进行紧固，从而完成安装。在使用过程中，由于受到载荷的长时间冲击或振动影响，紧固件可能出现不同程度的松动，从而影响称重数据的准确性，甚至造成安全事故。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种数字称重传感器，能够有效提供安装状态下紧固力的实时监测。

具体地，本发明提出了一种数字称重传感器，包括，

弹性元件，在所述弹性元件上设有至少一个第一应力感知元件；

紧固连接件，穿设于所述弹性元件内，用于安装紧固所述数字称重传感器，在所述紧固连接件上设有至少一个第二应力感知元件；

所述数字称重传感器通过所述第一应力感知元件和第二应力感知元件来监测所述紧固连接件的紧固状态。

根据本发明的一个实施例，所述数字称重传感器还包括垫片，设置在所述弹性元件和紧固连接件的端部之间，在所述垫片上设有至少一个第三应力感知元件，通过所述第一应力感知元件、第二应力感知元件和第三应力感知元件来监测所述紧固连接件的紧固状态。

根据本发明的一个实施例，所述紧固连接件为螺栓。

根据本发明的一个实施例，在所述弹性元件上设有两个所述第一应力感知元件，对称设置在所述紧固连接件的长度方向上的两侧。

根据本发明的一个实施例，所述第一应力感知元件、第二应力感知元件和第三应力感知元件为电阻式应变计、电容式应变计和压电元件中的一种或几种。

根据本发明的一个实施例，所述数字称重传感器还包括物理检测电路和处理单元，所述物理检测电路将所述第一应力感知元件和第二应力感知单元检测到的模拟信号转换为数字信号并发送到所述处理单元，所述处理单元用于判断所述紧固连接件状态的可靠性。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元包括紧固力计算模块、紧固力分析模块及紧固力状态处理模块，所述紧固力计算模块用于计算从所述物理检测电路获得的数字信号，从而得到准确的紧固力数据，所述紧固力分析模块用于实时分析所述紧固力数据，所述紧固力状态处理模块获取所述紧固力分析模块的处理结果，以生成紧固力状态信息矩阵。

根据本发明的一个实施例，所述数字称重传感器还包括报警单元，所述报警单元连接所述处理单元，所述处理单元对所述紧固力状态信息矩阵进行记录、存储和分析，并根据分析结果向所述报警单元发出报警指令。

根据本发明的一个实施例，所述处理单元还包括存储单元，用于存储所述紧固力状态信息矩阵。

本发明提供的一种数字称重传感器，设置多个应力感知元件，从多个维度检测紧固连接件的紧固力，能够有效提供安装状态下紧固力的实时监测。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了本发明一个实施例的数字称重传感器的结构示意图。

图2示出了本发明一个实施例的数字称重传感器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

数字称重传感器 100 弹性元件 101

紧固连接件 102 第一应力感知元件 103

第二应力感知元件 104 第三应力感知元件 105

垫片 106 物理检测电路 107

处理单元 108 第一检测电路 109

第二检测电路 110 第三检测电路 111

第四检测电路 112 第五检测电路 113

第六检测电路 114 紧固力计算模块 115

紧固力分析模块 116 紧固力状态处理模块 117

报警单元 118 存储单元 119

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了本发明一个实施例的数字称重传感器的结构示意图。如图所示，一种数字称重传感器100主要包括弹性元件101和紧固连接件102。

其中在弹性元件101上设有至少一个应力感知元件103。在本实施例中，在弹性元件101上设置了两个第一应力感知元件103。弹性元件101用于承受外部载荷，并在其应变发生部产生机械变形。

紧固连接件102穿设于弹性元件101内。紧固连接件102用于安装紧固该数字称重传感器100。在紧固连接件102上设有至少一个第二应力感知元件104。在本实施例中，在紧固连接件102上设置了两个第二应力感知元件104。

数字称重传感器100通过第一应力感知元件103和第二应力感知元件104来监测紧固连接件102的紧固状态。本发明提供的一种数字称重传感器100至少设置了第一应力感知元件103和第二应力感知单元104，从而可以经多个维度检测紧固连接件102的紧固力，能够有效提供安装状态下紧固力的实时监测。

较佳地，紧固连接件102为螺栓。

较佳地，数字称重传感器100还包括垫片106。垫片106设置在弹性元件101和紧固连接件102的端部之间。如图所示，垫片106设置在弹性元件101和螺栓的端部之间。在该垫片106上设有至少一个第三应力感知元件105。在本实施例中，在垫片106上设置了两个第三应力感知元件105。

较佳地，在本实施例中的弹性元件101上设置了两个第一应力感知元件103，两个第一应力感知元件103对称设置在紧固连接件102的长度方向上的两侧。

较佳地，前述的第一应力感知元件103、第二应力感知元件104和第三应力感知单元105可以是电阻式应变计、电容式应变计和压电元件中的一种或几种。容易理解的，应力感知元件可以将紧固连接件102的紧固状态转化为可测量的物理量。本发明提供的数字称重传感器100包含的多个应力感知元件可以从不同维度检测紧固连接件102的紧固状态。

图2示出了本发明一个实施例的数字称重传感器100的结构示意图。如图所示，数字称重传感器100还包括物理检测电路110和处理单元108。物理检测电路110将应力感知元件检测到的物理量(模拟信号)转换为数字信号并发送到处理单元108，处理单元108用于判断紧固连接件102状态的可靠性。在本实施例中，物理检测电路110包含有与应力感知元件数量对应的检测电路，第一至第三应力感知元件103～105将检测到的物理量送入到对应的第一至第六检测电路109～114。作为举例而非限制，在数字称重传感器100的弹性元件101、紧固连接件102及垫片106上还可以设置更多个应力感知元件，则物理检测电路110中可以包含对应的更多个对应的检测电路。

较佳地，处理单元108包括紧固力计算模块115、紧固力分析模块116及紧固力状态处理模块117。其中，紧固力计算模块115用于计算从物理检测电路110获得的数字信号，从而得到准确的紧固力数据。紧固力分析模块116用于实时分析紧固力数据。紧固力状态处理模块117获取紧固力分析模块116的处理结果，以生成紧固力状态信息矩阵。例如：对于基于多维设置的第一至第三应力感知元件103～105得到的紧固力数据S

较佳地，数字称重传感器100还包括报警单元118。报警单元118连接处理单元108，处理单元108对紧固力状态信息矩阵进行记录、存储和分析，并根据分析结果向报警单元118发出报警指令。报警单元118可以包含显示器，用以显示报警信息。报警单元118也可以通过声光报警模式来提醒工作人员。需要说明的是，处理单元108对基于冗余设置的多个应力感知元件的检测，能够防止单一应力感知元件，及对应的物理检测电路110，出现故障后所造成的影响；同时，处理单元108可以进行相互间的对比，分析，当两者或多者之间的差异超出阈值，则预警该应力感知元件,及对应的物理检测电路110的状态。

较佳地，处理单元108还包括存储单元119。存储单元119用于存储紧固力状态信息矩阵。

本发明提供的一种数字称重传感器100在使用过程中，受到非常规加载方向的异常冲击，例如受到水平方向的异常冲击，紧固连接件102可能出现变形或偏离原有紧固位置，如果仅在垫片106、紧固连接件102或弹性元件101之一设置单一应力感知元件，将可能无法感知紧固连接件102出现了变形或者偏离原有紧固位置的情况。同时在不同位置设置多维的应力感知元件，能够感知不同情况下的紧固连接件102的紧固状态。例如：

如果紧固连接件102出现垂直方向的松脱，可以通过垫片106处的第三应力感知元件105的检测数据S

如果紧固连接件102受到水平方向的冲击导致变形，可以通过紧固连接件102本体处的第二应力感知元件104的检测数据S

如果紧固连接件102受到水平方向的冲击导致偏离原有位置，可以通过弹性元件101上的第一应力感知元件103的检测数据S

如果同时出现以上情况中的两者或更多，则可以通过在多个位置设置的应力感知元件检测来检测。

当数字称重传感器100通过紧固连接件102进行固定后，多个应力感知元件的初始状态以及相对关系确定，当数字称重传感器100在使用过程中，多个应力感知元件之间的相对关系，与初始值出现偏差时，经过处理单元108的处理可以予以预警，从而有效提供安装状态的实时监测。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。