一種適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及應(yīng)變檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置。該裝置包括：一金屬底板，粘接于混凝土的檢測位置上；一應(yīng)變傳感器，固定設(shè)置于金屬底板的中心，其中，應(yīng)變傳感器包括：具有四個(gè)兩兩垂直的電阻應(yīng)變片的惠斯登電橋，其中，兩個(gè)電阻應(yīng)變片與金屬底板之間墊有緩沖層。
【專利說明】
一種適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及應(yīng)變檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的對于混凝土等非勻質(zhì)材料的應(yīng)變的檢測方法中通常會(huì)采用應(yīng)變傳感器進(jìn) 行檢測，由于受到溫度、待測物體材料的非勻質(zhì)性等因素的影響，應(yīng)變傳感器的檢測值存在 零點(diǎn)漂移，誤差大的問題，無法保證檢測的應(yīng)變值的精確性。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，現(xiàn)提供一種適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置及方法， 能夠?qū)炷恋确莿蛸|(zhì)材料進(jìn)行應(yīng)力變化的檢測。
[0004] 具體的技術(shù)方案如下：
[0005] -種適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，應(yīng)用于對混凝土的應(yīng)變檢測，所述檢測裝 置包括：
[0006] -金屬底板，粘接于所述混凝土的檢測位置上；
[0007] -應(yīng)變傳感器，固定設(shè)置于所述金屬底板的中心，其中，
[0008] 所述應(yīng)變傳感器包括：
[0009] 具有四個(gè)兩兩垂直的電阻應(yīng)變片的惠斯登電橋，其中，兩個(gè)所述電阻應(yīng)變片與所 述金屬底板之間墊有緩沖層。
[0010] 優(yōu)選的，所述金屬底板的形狀為正方形。
[0011] 優(yōu)選的，四個(gè)所述電阻應(yīng)變片的阻值相同。
[0012] 優(yōu)選的，所述緩沖層的材質(zhì)為導(dǎo)熱油脂。
[0013] 優(yōu)選的，墊有所述緩沖層的兩個(gè)電阻應(yīng)變片為一對角線上的兩個(gè)所述電阻應(yīng)變 片。
[0014] 優(yōu)選的，所述金屬底板的材料為鋁合金。
[0015] 優(yōu)選的，所述應(yīng)力變化的值ε為：
其中，
[0016] AU為惠斯登電橋輸出電壓的變化值;Κ為所述電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù);Ε為惠斯登 電橋的工作電壓。
[0017] 優(yōu)選的，所述應(yīng)變傳感器上表面覆蓋有一防水層。
[0018] 優(yōu)選的，所述防水層的材料為硅膠。
[0019] -種適用于混凝土的應(yīng)變的檢測方法，包括：
[0020] 提供一固定設(shè)置有應(yīng)變傳感器的金屬底板，其中，應(yīng)變傳感器包括:具有四個(gè)兩兩 垂直的電阻應(yīng)變片的惠斯登電橋，兩個(gè)所述電阻應(yīng)變片與所述金屬底板之間墊有緩沖層； [0021 ]將一所述金屬底板粘接于待測的混凝土上；
[0022]檢測所述惠斯登電橋的輸出電壓的變化值，根據(jù)所述輸出電壓的變化值計(jì)算所述 混凝土的應(yīng)力變化的值。
[0023]上述技術(shù)方案的有益效果是：
[0024]上述技術(shù)方案中通過將惠斯登電橋中其中兩個(gè)電阻應(yīng)變片與混凝土之間應(yīng)變的 傳感切斷，使其無法感受到應(yīng)力變化，以提高惠斯登電橋的靈敏度，進(jìn)而提高應(yīng)力變化的精 確性。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本實(shí)用新型一種應(yīng)力變化的檢測裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為本實(shí)用新型惠斯登電橋的實(shí)施例的電路連接圖；
[0027] 圖3為本實(shí)用新型一種應(yīng)力變化的檢測方法的實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 需要說明的是，在不沖突的情況下，下述技術(shù)方案，技術(shù)特征之間可以相互組合。
[0029] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明：
[0030] 如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種適用于混凝土等非勻質(zhì)材料的應(yīng)變檢測裝置，應(yīng) 用于對混凝土的檢測，檢測裝置包括：
[0031] 一金屬底板，采用粘結(jié)劑粘接于混凝土的檢測位置上；
[0032] -應(yīng)變傳感器，固定設(shè)置于金屬底板的中心，其中，
[0033]應(yīng)變傳感器包括：
[0034] 具有四個(gè)兩兩垂直的電阻應(yīng)變片的惠斯登電橋，其中，兩個(gè)電阻應(yīng)變片與金屬底 板之間墊有緩沖層。
[0035] 本實(shí)施例中將其中的兩個(gè)電阻應(yīng)變片與金屬底板之間通過一緩沖層隔離，使得隔 離的兩個(gè)電阻應(yīng)變片無法感受到應(yīng)力的變化以提高惠斯登電橋的靈敏度，同時(shí)由于惠斯登 電橋會(huì)對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償，采用上述技術(shù)方案能夠?qū)炷恋确莿蛸|(zhì)材料進(jìn)行應(yīng)力變化 的檢測，克服了溫度漂移的影響，可進(jìn)行長時(shí)間檢測。
[0036]本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例中，金屬底板的形狀為正方形。
[0037]混凝土是一種由碎石和砂漿組成的混合物，碎石和砂漿的彈性模量不盡相同，其 表面的應(yīng)變分布復(fù)雜，由于混凝土表面應(yīng)變的不均勻性，本實(shí)施例采用正方形的金屬底板 粘接于混凝土表面形成一體?；炷帘砻娴膽?yīng)變會(huì)導(dǎo)致金屬底板產(chǎn)生應(yīng)變。金屬底板具有 一定的剛度，金屬底板的表面中心部位的應(yīng)變反映了該金屬底板覆蓋的混凝土區(qū)域的應(yīng)變 的平均值，克服矩形底板感測混凝土應(yīng)力變化縱向和橫向的不均勻性導(dǎo)致的誤差。
[0038]進(jìn)一步的，金屬底板是邊長大于混凝土碎石最大直徑的3至5倍，厚度為2毫米的正 方形金屬底板，不但克服混凝土檢測方向的不均勻性，而且克服了橫向的不均勻性導(dǎo)致的 誤差。
[0039] 本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例中，四個(gè)電阻應(yīng)變片的阻值相同。
[0040] 本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例中，緩沖層的材質(zhì)為導(dǎo)熱油脂。
[0041] 本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例中，墊有緩沖層的兩個(gè)電阻應(yīng)變片為一對角線上的 兩個(gè)電阻應(yīng)變片。
[0042] 如圖2所示，本實(shí)施例的應(yīng)變傳感器是由4個(gè)完全相同的電阻應(yīng)變片組成的惠斯登 電橋。其中，4個(gè)完全相同的電阻應(yīng)變片，兩兩相互垂直，分別為電阻應(yīng)變片R1、電阻應(yīng)變片 R2、電阻應(yīng)變片R3、電阻應(yīng)變片R4。其中電阻應(yīng)變片R1和電阻應(yīng)變片R3直接粘接于金屬底 板。電阻應(yīng)變片R2、電阻應(yīng)變片R4用導(dǎo)熱油脂粘貼于金屬底板。
[0043] 本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例中，金屬底板的材料為鋁合金。
[0044] 本實(shí)施例中，鋁合金底板具有良好的導(dǎo)熱性，鋁合金底板的溫度發(fā)生變化時(shí)，粘貼 于鋁合金底板上的4個(gè)電阻片能同步發(fā)生相同的溫度變化，通過惠斯登電橋就能自動(dòng)消除 該溫度變化引起的基準(zhǔn)點(diǎn)的漂移。
[0045] 本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例中，應(yīng)力變化的值ε為：
|其中，
[0046] AU為惠斯登電橋輸出電壓的變化值;Κ為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù);Ε為惠斯登電橋 的工作電壓。
[0047] 本實(shí)施例中，圖2中，根據(jù)電橋平衡公式有：
[0049] 其中，AR1為受到應(yīng)變影響電阻應(yīng)變片R1的變化值，AR2為受到應(yīng)變影響電阻應(yīng) 變片R2的變化值，AR3為受到應(yīng)變影響電阻應(yīng)變片R3的變化值，AR4為受到應(yīng)變影響電阻 應(yīng)變片R4的變化值，Rt為受到溫度影響電阻應(yīng)變片阻值的變化情況。
[0050] 由于，四個(gè)電阻應(yīng)變片的阻值相同，即R1=R2 = R3 = R4 = R，則上式可簡化為：
[0054] 則受到溫度變化影響產(chǎn)生的電阻變化Rt得以消除，即應(yīng)變傳感器不受溫度變化， 惠斯登電橋能夠進(jìn)行溫度補(bǔ)償。由于應(yīng)變傳感器受單向應(yīng)變，電阻應(yīng)變片R2、R4不會(huì)受到應(yīng) 力變化的影響，則AR4= AR2 = 0, AR1= AR3= AR，上式可變?yōu)椋?br>[0056] 進(jìn)一步簡化上式，得：
[0058]根據(jù)電阻變化與電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K及應(yīng)變?chǔ)诺年P(guān)系，有如下公式：
[0060]由將應(yīng)力變化的值代入公式得：
[0062] 從上述公式可知，本實(shí)施例中通過減少兩個(gè)電阻感測應(yīng)力變化將靈敏系數(shù)的值更 加精確化并且還不影響本實(shí)施例中惠斯登電橋的溫度補(bǔ)償。
[0063] 本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器上表面覆蓋有一防水層。
[0064] 本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例中，防水層的材料為硅膠。
[0065] 應(yīng)變片表面覆蓋硅膠進(jìn)行防水處理，能夠?qū)?yīng)變傳感器進(jìn)行防水保護(hù)，提高應(yīng)變 檢測的精度。
[0066] 本實(shí)施例還提供給了一種應(yīng)力變化的檢測方法，如圖3所示，包括：
[0067]提供一固定設(shè)置有應(yīng)變傳感器的金屬底板，其中，應(yīng)變傳感器包括:具有四個(gè)兩兩 垂直的電阻應(yīng)變片的惠斯登電橋，兩個(gè)電阻應(yīng)變片與金屬底板之間墊有緩沖層；
[0068]將一金屬底板粘接于待測的混凝土上；
[0069] 檢測惠斯登電橋的輸出電壓的變化值，根據(jù)輸出電壓的變化值計(jì)算混凝土的應(yīng)力 變化的值。
[0070] 綜上，上述技術(shù)方案中通過將惠斯登電橋中其中兩個(gè)電阻應(yīng)變片與混凝土之間應(yīng) 變的傳感切斷，使其無法感受到應(yīng)力的變化，以提高惠斯登電橋的靈敏度，進(jìn)而提高應(yīng)力變 化的精確性。
[0071] 通過說明和附圖，給出了【具體實(shí)施方式】的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本實(shí)用新 型精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述實(shí)用新型提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容 并不作為局限。
[0072] 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。 因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本實(shí)用新型的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。 在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本實(shí)用新型的意圖和范 圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，應(yīng)用于對混凝土的應(yīng)變檢測，所 述檢測裝置包括： 一金屬底板，粘接于所述混凝土的檢測位置上； 一應(yīng)變傳感器，固定設(shè)置于所述金屬底板的中心，其中， 所述應(yīng)變傳感器包括： 具有四個(gè)兩兩垂直的電阻應(yīng)變片的惠斯登電橋，其中，兩個(gè)所述電阻應(yīng)變片與所述金 屬底板之間墊有緩沖層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，所述金屬底板 的形狀為正方形。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，四個(gè)所述電阻 應(yīng)變片的阻值相同。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，所述緩沖層的 材質(zhì)為導(dǎo)熱油脂。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，墊有所述緩沖 層的兩個(gè)電阻應(yīng)變片為一對角線上的兩個(gè)所述電阻應(yīng)變片。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，所述金屬底板 的材料為鋁合金。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，所述應(yīng)力變化 的值￡為:￡ = EP其中， AU為惠斯登電橋輸出電壓的變化值;K為所述電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù);E為惠斯登電橋 的工作電壓。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，所述應(yīng)變傳感 器上表面覆蓋有一防水層。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于混凝土的應(yīng)變的檢測裝置，其特征在于，所述防水層的 材料為硅膠。
【文檔編號】G01B7/16GK205642279SQ201620245662
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】屠偉新, 許鈺
【申請人】上海數(shù)久信息科技有限公司