棉條檢測矽微傳感器的製作方法

2023-05-05 21:59:36 1

專利名稱：棉條檢測矽微傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高精度、高靈敏度矽微力傳感器，主要應用領域為紡織機械中的並條機、梳棉機等前紡設備的棉條在線檢測及紡織質量控制檢測。
目前，對於紡織機械中的並條機、梳棉機等前紡設備的棉條在線檢測及紡織質量控制檢測設備，一般均採用國外的有關產品，其結構主要為金屬應變片測力裝置。國內在此領域的研究及產品未見報導，尚無任何替代產品。
國外棉條檢測傳感器的敏感元件採用橋式金屬應變片結構，因金屬應變效應存在著測量靈敏度低、精度不高的缺點。這樣，雖然經過高精密運放能夠達到所需要的信號值，但對棉條紡織過程中的一些變化參數就不能夠檢測出來，從而達不到對棉條精密檢測之目的。
本實用新型的目的在於克服上述現有技術的一些缺點，提出一種適用於並條機、梳棉機前紡設備的棉條檢測用矽微傳感器，具有靈敏度高、精度高、動態特性好、可靠性高、體積小、重量輕的特點。


圖1為本實用新型的工作原理圖。
圖2為本實用新型傳感器結構圖。
圖3為本實用新型測量單元工作原理圖。
圖4為本實用新型檢測彈簧片2結構圖。
圖5為本實用新型信號檢測器9電路圖。
以下結合附圖對本實用新型的結構原理和工作原理作詳細說明。
參照
圖1，本實用新型包括一傳感器8，傳感器8的信號輸入端與信號檢測器9相連接，傳感器8上配置有進氣管6，進氣管6可與壓縮空氣相通。紡織棉條10作用於傳感器8，經信號檢測器9得到所需要的棉條信息，同時壓縮空氣對傳感器8主要起清潔和降溫的作用。
參照圖2和圖3，本實用新型的傳感器8主要包括蓋板1，檢測彈簧片2固定於蓋板1與底座5之間，矽應變固態壓阻傳感器3集成在檢測彈簧片2上，接觸塊4與檢測彈簧片2固接在一起，並伸出蓋板1與被測紡織棉條10接觸，進氣管6工作時通入壓縮空氣以清潔傳感器，接線柱7引出信號線與信號檢測器9相連。棉條在紡織過程中，蓋板1保證被測棉條與接觸塊3接觸並對其產生壓力，該壓力使彈簧片2產生撓度變形，並使矽微應變固態壓阻傳感器3測量點處發生應變，應變值與棉條的線密度成正比。通過敏感元件矽微應變傳感器3即可測出此時應變並轉換成與之相對應的電信號，經過放大處理後提供給系統使用。以達到在線檢測之目的。底座5起固定限位作用。導條器11用於調整不同類型的紡織棉條。
參照圖4，設計的檢測彈簧片2採用整體式結構，彈簧片的支承採用彈性撓性方式。這使測力裝置12與固定裝置13結合為一體，大大簡化了傳感器8的整體結構。材料為機械特性較好的不鏽鋼17-4PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)。經淬火(1040℃)、時效(490℃)等熱處理得到機械性能指標，再由線切割和微細電火花等精密加工得到結構尺寸參數。
參照圖5，本實用新型信號檢測器9包括一高精密集成運算放大器AMP01和精密穩壓器件AD581。精密集成運算放大器AMP01的增益方程為G=20RSRG]]>，放大倍數連續可調，同時其外圍電路極少，有利於二次集成，使信號檢測器9的體積和重量都大大減少，其輸入端分別與測量元件矽應變固態壓阻傳感器3的輸出端相連接。AD581作為穩壓器件，提供的+10V電源電壓與測量元件矽應變固態壓阻傳感器3的電源輸入端相連。
本實用新型的主要特點是①因本實用新型採用矽應變固態壓阻傳感器3作為敏感元件，故有檢測精度高的特點；且不受車間大氣影響。
②因本實用新型具有很好的頻響特性，故對於生產速度不敏感。
③靈活性強，通過變換導條器適應並條機、梳棉機的幾乎全部的纖維品種。
本實用新型的主要技術指標①供電採用正負電壓供電，±11V～±18VDC，最大耗電20毫安。
②輸出信號範圍0～-10VDC，理想段為-2～-6VDC。
輸入阻抗不小於1KΩ。
長期穩定性±1％。
靈敏度10mV/g。
解析度0.5g。
③使用環境理想環境相對溼度65％，無結露，溫度20～25℃。
④重量測量部件100g(含前置放大器)
權利要求1．棉條檢測矽微傳感器，包括一傳感器(8)，其特徵在於，傳感器(8)的信號輸入端與信號檢測器(9)相連接，傳感器(8)上配置有進氣管(6)。
2．根據權利要求1所述的棉條檢測矽微傳感器，其特徵在於，包括一底座(5)，底座(5)的一端配置有進氣管(6)，另一端配置一可與信號檢測器(9)相連接的接線柱(7)，底座(5)上配置一蓋板(1)，蓋板(1)與底座(5)之間固定一檢測彈簧(2)，矽應變固態壓阻傳感器(3)集成在檢測彈簧片(2)上，接觸塊(4)與檢測彈簧片(2)固接在一起，並伸出蓋扳(1)。
3．根據權利要求1所述的棉條檢測矽微傳感器，其特徵在於，所說的信號檢測器(9)包括集成運算放大器AMP01和穩壓件AD581，集成運算放大器AMP01輸入端分別與矽應變固態壓阻傳感器(3)的輸出端相連接，穩壓器件AD581與矽應變固態壓阻傳感器(3)的電源輸入端相連接。
4．根據權利要求1、2所述的棉條檢測矽微傳感器，其特徵在於，所說的檢測彈簧片(2)包括一固定裝置(13)，固定裝置(13)上配置一測力裝置(12)。
專利摘要一種高精度、高靈敏度棉條檢測矽微傳感器,包括一傳感器,傳感器的信號輸入端與信號檢測器相連接,傳感器的進氣管可與壓縮空氣相通,具有靈敏度高、精度高、動態特性好、可靠性高、體積小、重量輕的特點。
文檔編號D01H13/32GK2453020SQ00226940
公開日2001年10月10日 申請日期2000年11月1日 優先權日2000年11月1日
發明者蔣莊德, 趙玉龍 申請人:西安交通大學