專利名稱：振弦式錨索測力傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及預應力工程中的錨索受力監測領域，特別涉及一種振弦式錨索測力傳感器。背景技術：
傳統錨索測力傳感器具有結構缺陷和量程限制。結構缺陷為適應在錨索的外錨墩上安裝測力傳感器，傳感器一般都制造成環狀產品，同時考慮到錨索安裝、張拉過程中不可避免地存在偏心，一般錨索測力傳感器內部都裝有多個(3—6個)工作弦，并且往往沿環狀均勻布置。在儀器交付使用時，生產廠家總會給出儀器率定系數，它是一個包含了多個工作弦的綜合系數。在所有工作弦均能正常工作且受力均勻時，用這個綜合系數計算錨索測力計的受力是合適的。通常計算錨索測力傳感器的應力時有兩種方法一是將各工作弦進行算術平均，得到平均頻率，再進行計算；二是用單支傳感器系數計算，算出各工作性弦承受的應力然后求和。這兩種方法都是將應力分布函數f(x，y)視作一個簡單的線性函數。 而事實上，錨索測力傳感器承壓筒上的受力條件非常復雜，除安裝、張拉過程偏載的影響夕卜，還有各種側向應力端面的剪切應力，這使得應力函數f(x，y)很難簡單的用線性函數來描述，這決定了使用工作弦平均值作為錨索實際應力的計算方不夠精確。當錨索測力傳感器安裝完成工作一段時間后，由于工作環境條件影響(如放炮、機械震動、溫度影響、日曬雨淋、荷載變化等)和時效原因，很容易出現個別工作弦甚至2個、3個工作弦不起振或失效的現象，這時如果繼續引用廠家給定的儀器率定系數進行計算，則計算出來的數值與錨索實際受力狀況存在較大誤差，甚至導致錯誤的分析。量程限制從理論上講，錨索測力傳感器的量程可以做到任意大，只要相應地改變其結構尺寸即可。但是由于承力、感應體是一體化設計，考慮到承壓體結構材料性能(荷載過大不能保證承壓體為線彈性變形)以及振弦工作頻率、頻寬和工作應力限制，大部分振弦式錨索測力傳感器的量程受到限制，一般很難做到500噸以上，做到1000噸以上幾乎不可能。此外，隨著量程的增大，須相應增大錨索測力傳感器的承壓體直徑與高度，但是，承壓體的高度與直徑相差不大傳感器測得的并不是承壓體端面上的等效應力，雖然可以通過增厚傳力柱增加承壓體的高度，但由于傳力柱與承壓體并不是一個整體，仍無法保證傳感器范圍內的承壓體為線彈性變形。國外振弦式傳感器雖然性能先進，但是其價格昂貴，性價比低，難以在工程中大量推廣應用。且國外研究開發的錨索測力傳感器及頻率檢測儀還存在漢化問題，技術人員需要培訓才能使用。國內振弦式傳感技術，受工程材料和制造技術的限制，振弦式傳感器的分辨率、準確度和長期穩定性等關鍵技術沒有得到很好解決，一直難以滿足工程應用要求。國內振弦式錨索測力傳感器基本上都是通過頻率檢測儀測出頻率，再通過公式計算出錨索受力大小。沒有實現錨索測力傳感器與儀表監測自動化系統，實現即時采集數據、遠程監控等。國內外廠家都沒有研制成功直接數字顯示物理量值(力或位移)的檢測儀器。
發明內容本實用新型為了彌補現有技術的缺陷，提供了一種精度高誤差小、高增益弱激發、 耐震動沖擊、長期穩定性好的振弦式錨索測力傳感器。[0008]本實用新型是通過如下技術方案實現的一種振弦式錨索測力傳感器，其特征是包括相連接的帶有中孔的活塞式承壓體和振弦式液體壓力傳感器，帶有中孔的活塞式承壓體包括缸體，缸體的凹槽內設有大活塞， 缸體與大活塞之間設有“0”型密封圈和擋圈，帶有中孔的活塞式承壓體側壁與振弦式液體壓力傳感器的連接處設有小活塞。本實用新型的有益效果是該振弦式錨索測力傳感器，提出了新的振弦式傳感器通用數學模型，精度高誤差小；提出了弱激發原則，設計了高增益弱激發電路；提出了活塞傳壓和力變換技術，耐震動沖擊、長期穩定性好；設計了優良的溫補償。以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。附
圖1為本實用新型振弦式錨索測力傳感器的結構示意圖。圖中，1帶有中孔的活塞式承壓體，2振弦式液體壓力傳感器，4缸體，5大活塞， 6 “0”型密封圈，7擋圈。
具體實施方式
附圖為本實用新型的一種具體實施例。圖1中，該振弦式錨索測力傳感器，包括相連接的帶有中孔的活塞式承壓體1和振弦式液體壓力傳感器2，帶有中孔的活塞式承壓體1包括缸體4，缸體4的凹槽內設有大活塞5，缸體4與大活塞5之間設有“0”型密封圈6和擋圈7，帶有中孔的活塞式承壓體1側壁與振弦式液體壓力傳感器2的連接處設有小活塞。振弦式錨索測力傳感器的偏載影響因素中，安裝問題、張拉問題及材料質量問題屬于主觀因素，可以通過提高施工人員素質和施工質量得以降低甚至消除。而傳感器本身結構問題則屬于客觀因素，要想降低偏載影響，就必須從改變現有傳感器結構設計著手。受千斤頂工作原理啟發，即使有偏載影響存在，但是當總壓力不變時，其輸出力值還是不變的，因為根據帕斯克原理液體傳遞壓強在各個方向上是相同的。根據這一思路，我們可以把錨索測力傳感器承壓體內壁設計成液壓傳力，再由液壓把力傳遞給傳感器，這樣就可以不受偏載影響。當測量荷載達到1000KN以上時，若采用傳統的直接測量法，材料應力很大，長期承載易產生蠕變，導致零點和靈敏度漂移，而且傳感器自身質量大體積大，不易熱處理， 剛度不匹配，性能難以保證。鑒于以上原因，本實用新型采用間接測量思路，設計了帶有中孔的活塞式承壓體1，它的力傳遞方式大活塞——液體——小活塞，經力變換帶有中孔的活塞式承壓體1將作用力變小若干倍后傳遞給振弦式液體壓力傳感器2。采用液壓轉換結構可以很好地解決量程限制問題，先將活塞所受的力轉換為液體壓力經液壓轉換縮小許多倍以后，再用壓力傳感器測量，這樣就可以用高精度的小量程液體壓力傳感器來量測活塞所受的外力，同時可以通過改變油缸活塞直徑即可使測力傳感器量程系列化。錨索從帶有中孔的活塞式承壓體1的中孔穿過后被一套錨具固定，調節液壓千斤頂張拉錨索，錨索拉力施壓于力變換油缸，經變小許多倍后作用于振弦式液體壓力傳感器2的工作膜，膜撓曲使弦張力變小，則固有振動頻率降低。
權利要求1. 一種振弦式錨索測力傳感器，其特征是包括相連接的帶有中孔的活塞式承壓體 (1)和振弦式液體壓力傳感器(2)，帶有中孔的活塞式承壓體(1)包括缸體(4)，缸體(4)的凹槽內設有大活塞(5)，缸體(4)與大活塞(5)之間設有“0”型密封圈(6)和擋圈(7)，帶有中孔的活塞式承壓體(1)側壁與振弦式液體壓力傳感器(2)的連接處設有小活塞。
專利摘要本實用新型涉及預應力工程中的錨索受力領域，特別涉及一種振弦式錨索測力傳感器。該振弦式錨索測力傳感器，其特征是包括相連接的帶有中孔的活塞式承壓體和振弦式液體壓力傳感器，帶有中孔的活塞式承壓體包括缸體，缸體的凹槽內設有大活塞，缸體與大活塞之間設有“O”型密封圈和擋圈，帶有中孔的活塞式承壓體側壁與振弦式液體壓力傳感器的連接處設有小活塞。該振弦式錨索測力傳感器，提出了新的振弦式傳感器通用數學模型，精度高誤差小；提出了弱激發原則，設計了高增益弱激發電路；提出了活塞傳壓和力變換技術，耐震動沖擊、長期穩定性好；設計了優良的溫補償。
文檔編號G01L1/10GK202255703SQ20112039846
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者王清標 申請人:山東科技大學