鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器的制造方法
【專利摘要】鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，涉及一種構(gòu)件變形測量的傳感器，所述傳感器第一彈性敏感低碳鋼元件（2）的外表面粘貼第一電阻應(yīng)變片（4），內(nèi)表面粘貼第二電阻應(yīng)變片（3）；在第二彈性敏感低碳鋼元件（16）的外表面粘貼第三電阻應(yīng)變片（14），內(nèi)表面粘貼第四電阻應(yīng)變片（15）；其中第一電阻應(yīng)變片（4）的電阻為R1，第二電阻應(yīng)變片（3）的電阻為R2，第三電阻應(yīng)變片（14）的電阻為R3，第四電阻應(yīng)變片（15）的電阻為R4；四片電阻應(yīng)變片的通過屏蔽導(dǎo)線進行全橋連接，接入應(yīng)變儀形成惠斯特電橋。本實用新型可以準(zhǔn)確測量構(gòu)件產(chǎn)生位移和變形值，用于鋼筋混凝土構(gòu)件和金屬構(gòu)件等領(lǐng)域的位移和變形測量。
【專利說明】
鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種構(gòu)件變形測量傳感器，特別是涉及一種鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002 ]電測原理是將應(yīng)變信號輸入應(yīng)變儀由應(yīng)變儀輸出應(yīng)變讀數(shù)。構(gòu)件的應(yīng)變信號必須轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌拍苡秒姕y法進行測量。這個轉(zhuǎn)換元件就是電阻應(yīng)變片。
[0003]粘貼有電阻應(yīng)變片的彈性敏感低碳鋼元件受到外力作用時，產(chǎn)生位移和變形，并由此產(chǎn)應(yīng)變變化。電阻應(yīng)變片將位移和變形值變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，使傳感器輸出與位移和變形值相對應(yīng)的電信號，通過電阻應(yīng)變儀把電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的應(yīng)變值。確定了應(yīng)變儀顯示的應(yīng)變值與變形和位移值對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)了測量。而現(xiàn)有的位移傳感器制作復(fù)雜、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、響應(yīng)滯后。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，本實用新型依據(jù)電測原理，利用構(gòu)件的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換應(yīng)變信號為電信號測量，可以準(zhǔn)確測量構(gòu)件產(chǎn)生位移和變形值，用于鋼筋混凝土構(gòu)件和金屬構(gòu)件等領(lǐng)域的位移和變形測量。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，所述傳感器包括上卡頭、下卡頭、第一彈性敏感低碳鋼元件、第二彈性敏感低碳鋼元件、第一電阻應(yīng)變片、第二電阻應(yīng)變片、第三電阻應(yīng)變片、第四電阻應(yīng)變片、半圓形低碳鋼連接體、第一屏蔽導(dǎo)線、第二屏蔽導(dǎo)線、第三屏蔽導(dǎo)線、第四屏蔽導(dǎo)線、第五屏蔽導(dǎo)線、第六屏蔽導(dǎo)線、第七屏蔽導(dǎo)線、第八屏蔽導(dǎo)線;第一彈性敏感低碳鋼元件的外表面粘貼第一電阻應(yīng)變片，內(nèi)表面粘貼第二電阻應(yīng)變片;在第二彈性敏感低碳鋼元件的外表面粘貼第三電阻應(yīng)變片，內(nèi)表面粘貼第四電阻應(yīng)變片;其中第一電阻應(yīng)變片的電阻為Rl，第二電阻應(yīng)變片的電阻為R2，第三電阻應(yīng)變片的電阻為R3，第四電阻應(yīng)變片的電阻為R4;四片電阻應(yīng)變片的通過屏蔽導(dǎo)線進行全橋連接，接入應(yīng)變儀形成惠斯特電橋;第一彈性敏感低碳鋼元件的外表面中心位置沿中軸線方向粘貼第一電阻應(yīng)變片，第一電阻應(yīng)變片的兩根引出線分別與第一屏蔽導(dǎo)線、第二屏蔽導(dǎo)線的一端通過接線端子焊接連接，第一屏蔽導(dǎo)線、第二屏蔽導(dǎo)線的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連；第一彈性敏感低碳鋼元件的內(nèi)表面中心位置沿中軸線方向粘貼第二電阻應(yīng)變片，第二電阻應(yīng)變片的兩根引出線分別與第三屏蔽導(dǎo)線、第四屏蔽導(dǎo)線一端通過接線端子焊接連接，第三屏蔽導(dǎo)線、第四屏蔽導(dǎo)線的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。
[0007]所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，所述第二彈性敏感低碳鋼元件的外表面中心位置沿中軸線方向粘貼第三電阻應(yīng)變片，第三電阻應(yīng)變片的兩根引出線分別與第五屏蔽導(dǎo)線、第六屏蔽導(dǎo)線一端通過接線端子焊接連接，第五屏蔽導(dǎo)線、第六屏蔽導(dǎo)線的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。
[0008]所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，所述第二彈性敏感低碳鋼元件的內(nèi)表面中心位置沿中軸線方向粘貼第四電阻應(yīng)變片，第四電阻應(yīng)變片的兩根引出線分別與第七屏蔽導(dǎo)線、第八屏蔽導(dǎo)線一端通過接線端子焊接連接，第七屏蔽導(dǎo)線、第八屏蔽導(dǎo)線的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。
[0009]所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，所述彈性敏感低碳鋼元件的所有貼片處和連接處涂抹2mm厚度的環(huán)氧樹脂膠固定。
[0010]所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，所述上卡頭和下卡頭把傳感器安裝在被測構(gòu)件的待測位置.
[0011]所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，所述與應(yīng)變儀配套使用時第一屏蔽導(dǎo)線、第八屏蔽導(dǎo)線連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的A接線柱上，第二屏蔽導(dǎo)線、第三屏蔽導(dǎo)線連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的B接線柱上，第四屏蔽導(dǎo)線、第五屏蔽導(dǎo)線連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的C接線柱上，第六屏蔽導(dǎo)線、第七屏蔽導(dǎo)線連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的D接線柱上。
[0012]本實用新型的優(yōu)點與效果是:
[0013]1.本實用新型電阻應(yīng)變式位移傳感器具有高靈敏度、高測量精度和可靠性以及抗干擾能力強等特性等特性，在鋼筋混凝土構(gòu)件和金屬構(gòu)件軸向受力時，可以準(zhǔn)確測量構(gòu)件產(chǎn)生位移和變形值的電阻應(yīng)變式拉力傳感器。測量時把此傳感器安裝在被測構(gòu)件的相應(yīng)位置實現(xiàn)位移和變形信號的輸出。可應(yīng)用于鋼筋混凝土構(gòu)件和金屬構(gòu)件等許多領(lǐng)域的位移和變形測量。
[0014]2.本實用新型電阻應(yīng)變片將位移和變形值變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，使傳感器輸出與位移和變形值相對應(yīng)的電信號，通過電阻應(yīng)變儀把電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的應(yīng)變值。確定了應(yīng)變儀顯示的應(yīng)變值與變形和位移值對應(yīng)關(guān)系，達到了測量位移和變形的目的。此位移傳感器具有制作簡單、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、響應(yīng)迅速的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0015]圖1惠斯特電橋原理圖；
[0016]圖2電阻應(yīng)變式位移傳感器示意圖；
[0017]圖3第一彈性敏感低碳鋼元件上表面貼片及接線示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖所示實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0019]本實用新型包括以下部分:上卡頭1、下卡頭17、第一彈性敏感低碳鋼元件2、第二彈性敏感低碳鋼元件16、第一電阻應(yīng)變片4、第二電阻應(yīng)變片3、第三電阻應(yīng)變片14、第四電阻應(yīng)變片15、半圓形低碳鋼連接體9、第一屏蔽導(dǎo)線5、第二屏蔽導(dǎo)線7、第三屏蔽導(dǎo)線6、第四屏蔽導(dǎo)線8、第五屏蔽導(dǎo)線10、第六屏蔽導(dǎo)線12、第七屏蔽導(dǎo)線11、第八屏蔽導(dǎo)線13。
[0020]傳感器構(gòu)件(圖2)由上卡頭1、下卡頭17、第一彈性敏感低碳鋼元件2、第二彈性敏感低碳鋼元件16、第一電阻應(yīng)變片4、第二電阻應(yīng)變片3、第三電阻應(yīng)變片14、第四電阻應(yīng)變片15、半圓形低碳鋼連接體9、第一屏蔽導(dǎo)線5、第二屏蔽導(dǎo)線7、第三屏蔽導(dǎo)線6、第四屏蔽導(dǎo)線8、第五屏蔽導(dǎo)線10、第六屏蔽導(dǎo)線12、第七屏蔽導(dǎo)線11、第八屏蔽導(dǎo)線13組成。采用低碳鋼材料通過線切割技術(shù)使上卡頭1、下卡頭17、第一彈性敏感低碳鋼元件2、第二彈性敏感低碳鋼元件16和半圓形低碳鋼連接體9制造成為一體的彈性敏感低碳鋼元件。
[0021]在第一彈性敏感低碳鋼元件2的外表面粘貼第一電阻應(yīng)變片4，內(nèi)表面粘貼第二電阻應(yīng)變片3;在第二彈性敏感低碳鋼元件16的外表面粘貼第三電阻應(yīng)變片14，內(nèi)表面粘貼第四電阻應(yīng)變片15 ο測量變形時，第一電阻應(yīng)變片4和第三電阻應(yīng)變片14的應(yīng)變變化方向一致，第二電阻應(yīng)變片3和第四電阻應(yīng)變片15的應(yīng)變變化方向一致。其中第一電阻應(yīng)變片4的電阻為Rl，第二電阻應(yīng)變片3的電阻為R2，第三電阻應(yīng)變片14的電阻為R3，第四電阻應(yīng)變片15的電阻為R4。四片電阻應(yīng)變片的通過屏蔽導(dǎo)線進行全橋連接，接入應(yīng)變儀形成惠斯特電橋(圖1)。
[0022]如圖2、圖3所示，在第一彈性敏感低碳鋼元件2的外表面中心位置沿中軸線方向粘貼第一電阻應(yīng)變片4，用來測量外表面的縱向應(yīng)變。第一電阻應(yīng)變片4的兩根引出線分別與第一屏蔽導(dǎo)線5、第二屏蔽導(dǎo)線7的一端通過接線端子18焊接連接，第一屏蔽導(dǎo)線5、第二屏蔽導(dǎo)線7的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。
[0023]如圖2所示，在第一彈性敏感低碳鋼元件2的內(nèi)表面中心位置沿中軸線方向粘貼第二電阻應(yīng)變片3，用來測量內(nèi)表面的縱向應(yīng)變。第二電阻應(yīng)變片3的兩根引出線分別與第三屏蔽導(dǎo)線6、第四屏蔽導(dǎo)線8—端通過接線端子焊接連接，第三屏蔽導(dǎo)線6、第四屏蔽導(dǎo)線8的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。
[0024]如圖2所示，在第二彈性敏感低碳鋼元件16的外表面中心位置沿中軸線方向粘貼第三電阻應(yīng)變片14，用來測量外表面的縱向應(yīng)變。第三電阻應(yīng)變片14的兩根引出線分別與第五屏蔽導(dǎo)線10、第六屏蔽導(dǎo)線12—端通過接線端子焊接連接，第五屏蔽導(dǎo)線10、第六屏蔽導(dǎo)線12的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。
[0025]如圖2所示，在第二彈性敏感低碳鋼元件16的內(nèi)表面中心位置沿中軸線方向粘貼第四電阻應(yīng)變片15，用來測量內(nèi)表面的縱向應(yīng)變。第四電阻應(yīng)變片15的兩根引出線分別與第七屏蔽導(dǎo)線11、第八屏蔽導(dǎo)線13—端通過接線端子焊接連接，第七屏蔽導(dǎo)線11、第八屏蔽導(dǎo)線13的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。
[0026]在彈性敏感低碳鋼元件的所有貼片處和連接處涂抹2mm厚度的環(huán)氧樹脂膠進行固定、絕緣及保護。
[0027]采用上卡頭I和下卡頭17把傳感器安裝在被測構(gòu)件的待測位置進行測量使用(圖2)0
[0028]與應(yīng)變儀配套使用時第一屏蔽導(dǎo)線5、第八屏蔽導(dǎo)線13連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的A接線柱上，第二屏蔽導(dǎo)線7、第三屏蔽導(dǎo)線6連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的B接線柱上，第四屏蔽導(dǎo)線8、第五屏蔽導(dǎo)線10連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的C接線柱上，第六屏蔽導(dǎo)線12、第七屏蔽導(dǎo)線11連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的D接線柱上。這樣就形成了如圖一所示的惠斯特電橋，用來測量與構(gòu)件加載的軸向力時產(chǎn)生位移與變形值相對應(yīng)的應(yīng)變值。
[0029]在使用前，先通過上卡頭I和下卡頭17把傳感器安裝在位移標(biāo)定器上。再將第一屏蔽導(dǎo)線5、第八屏蔽導(dǎo)線13連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的A接線柱上，第二屏蔽導(dǎo)線7、第三屏蔽導(dǎo)線6連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的B接線柱上，第四屏蔽導(dǎo)線8、第五屏蔽導(dǎo)線10連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的C接線柱上，第六屏蔽導(dǎo)線12、第七屏蔽導(dǎo)線11連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的D接線柱上，形成如圖1所示的惠斯特電橋。使用位移標(biāo)定器和應(yīng)變儀對傳感器輸出的電信號進行位移或變形值的標(biāo)定。位移或變形值的標(biāo)定范圍只能在彈性敏感低碳鋼元件的彈性區(qū)間內(nèi)進行。標(biāo)定完成后，傳感器才可用于實際測量。
[0030]測量使用時，先通過上卡頭I和下卡頭17把傳感器安裝在被測構(gòu)件的待測位置，再把導(dǎo)線接入應(yīng)變儀或動態(tài)采集系統(tǒng)的相應(yīng)橋路，在萬能試驗機加載軸向力的同時應(yīng)變儀或動態(tài)采集系統(tǒng)采集傳感器輸出的電信號并使之轉(zhuǎn)化成應(yīng)變值，通過之前的標(biāo)定值把應(yīng)變值再轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的位移或變形值，完成對被測構(gòu)件的位移和變形測量。
【主權(quán)項】
1.鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，其特征在于，所述傳感器包括上卡頭(I)、下卡頭(17)、第一彈性敏感低碳鋼元件(2)、第二彈性敏感低碳鋼元件(16)、第一電阻應(yīng)變片(4)、第二電阻應(yīng)變片(3)、第三電阻應(yīng)變片(14)、第四電阻應(yīng)變片(15)、半圓形低碳鋼連接體(9)、第一屏蔽導(dǎo)線(5)、第二屏蔽導(dǎo)線(7)、第三屏蔽導(dǎo)線(6)、第四屏蔽導(dǎo)線(8)、第五屏蔽導(dǎo)線(10)、第六屏蔽導(dǎo)線(12)、第七屏蔽導(dǎo)線(11)、第八屏蔽導(dǎo)線(13);第一彈性敏感低碳鋼元件(2)的外表面粘貼第一電阻應(yīng)變片(4)，內(nèi)表面粘貼第二電阻應(yīng)變片(3);在第二彈性敏感低碳鋼元件(16)的外表面粘貼第三電阻應(yīng)變片(14)，內(nèi)表面粘貼第四電阻應(yīng)變片(15);其中第一電阻應(yīng)變片(4)的電阻為Rl，第二電阻應(yīng)變片(3)的電阻為R2，第三電阻應(yīng)變片(14)的電阻為R3，第四電阻應(yīng)變片(15)的電阻為R4;四片電阻應(yīng)變片的通過屏蔽導(dǎo)線進行全橋連接，接入應(yīng)變儀形成惠斯特電橋;第一彈性敏感低碳鋼元件(2)的外表面中心位置沿中軸線方向粘貼第一電阻應(yīng)變片(4)，第一電阻應(yīng)變片4的兩根引出線分別與第一屏蔽導(dǎo)線(5)、第二屏蔽導(dǎo)線(7)的一端通過接線端子(18)焊接連接，第一屏蔽導(dǎo)線(5)、第二屏蔽導(dǎo)線(7)的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連;第一彈性敏感低碳鋼元件(2)的內(nèi)表面中心位置沿中軸線方向粘貼第二電阻應(yīng)變片(3)，第二電阻應(yīng)變片(3)的兩根引出線分別與第三屏蔽導(dǎo)線(6)、第四屏蔽導(dǎo)線(8)—端通過接線端子焊接連接，第三屏蔽導(dǎo)線(6)、第四屏蔽導(dǎo)線(8)的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，其特征在于，所述第二彈性敏感低碳鋼元件(16)的外表面中心位置沿中軸線方向粘貼第三電阻應(yīng)變片(14)，第三電阻應(yīng)變片(14)的兩根引出線分別與第五屏蔽導(dǎo)線(10)、第六屏蔽導(dǎo)線(12)—端通過接線端子焊接連接，第五屏蔽導(dǎo)線(10)、第六屏蔽導(dǎo)線(12)的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，其特征在于，所述第二彈性敏感低碳鋼元件(16)的內(nèi)表面中心位置沿中軸線方向粘貼第四電阻應(yīng)變片(15)，第四電阻應(yīng)變片(15)的兩根引出線分別與第七屏蔽導(dǎo)線(11)、第八屏蔽導(dǎo)線(13)—端通過接線端子焊接連接，第七屏蔽導(dǎo)線(11)、第八屏蔽導(dǎo)線(13)的另一端與應(yīng)變儀對應(yīng)橋路相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，其特征在于，所述彈性敏感低碳鋼元件的所有貼片處和連接處涂抹2mm厚度的環(huán)氧樹脂膠固定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，其特征在于，所述上卡頭(I)和下卡頭(17)把傳感器安裝在被測構(gòu)件的待測位置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構(gòu)件變形測量的電阻應(yīng)變式位移傳感器，其特征在于，所述與應(yīng)變儀配套使用時第一屏蔽導(dǎo)線(5)、第八屏蔽導(dǎo)線(13)連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的A接線柱上，第二屏蔽導(dǎo)線(7)、第三屏蔽導(dǎo)線(6)連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的B接線柱上，第四屏蔽導(dǎo)線(8)、第五屏蔽導(dǎo)線(10)連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的C接線柱上，第六屏蔽導(dǎo)線(12)、第七屏蔽導(dǎo)線(11)連接在應(yīng)變儀相應(yīng)橋路的D接線柱上。
【文檔編號】G01B7/02GK205561747SQ201620048279
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】趙辛
【申請人】遼寧工業(yè)大學(xué)