鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應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件變形測量的電阻應變式位移傳感器，涉及一種構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變片（4），內表面粘貼第二電阻應變片（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變片（14），內表面粘貼第四電阻應變片（15）；其中第一電阻應變片（4）的電阻為R1，第二電阻應變片（3）的電阻為R2，第三電阻應變片（14）的電阻為R3，第四電阻應變片（15）的電阻為R4；四片電阻應變片的通過屏蔽導線進行全橋連接，接入應變儀形成惠斯特電橋。本實用新型可以準確測量構件產生位移和變形值，用于鋼筋混凝土構件和金屬構件等領域的位移和變形測量。
【專利說明】
鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種構件變形測量傳感器，特別是涉及一種鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器。
【背景技術】
[0002 ]電測原理是將應變信號輸入應變儀由應變儀輸出應變讀數。構件的應變信號必須轉變為電信號才能用電測法進行測量。這個轉換元件就是電阻應變片。
[0003]粘貼有電阻應變片的彈性敏感低碳鋼元件受到外力作用時，產生位移和變形，并由此產應變變化。電阻應變片將位移和變形值變化轉換成電阻值的變化，使傳感器輸出與位移和變形值相對應的電信號，通過電阻應變儀把電信號轉換成相應的應變值。確定了應變儀顯示的應變值與變形和位移值對應關系，實現了測量。而現有的位移傳感器制作復雜、數據不穩定、響應滯后。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，本實用新型依據電測原理，利用構件的電阻應變片轉換應變信號為電信號測量，可以準確測量構件產生位移和變形值，用于鋼筋混凝土構件和金屬構件等領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方案實現的:
[0006]鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，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、第一電阻應變片、第二電阻應變片、第三電阻應變片、第四電阻應變片、半圓形低碳鋼連接體、第一屏蔽導線、第二屏蔽導線、第三屏蔽導線、第四屏蔽導線、第五屏蔽導線、第六屏蔽導線、第七屏蔽導線、第八屏蔽導線;第一彈性敏感低碳鋼元件的外表面粘貼第一電阻應變片，內表面粘貼第二電阻應變片;在第二彈性敏感低碳鋼元件的外表面粘貼第三電阻應變片，內表面粘貼第四電阻應變片;其中第一電阻應變片的電阻為Rl，第二電阻應變片的電阻為R2，第三電阻應變片的電阻為R3，第四電阻應變片的電阻為R4;四片電阻應變片的通過屏蔽導線進行全橋連接，接入應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變片，第一電阻應變片的兩根引出線分別與第一屏蔽導線、第二屏蔽導線的一端通過接線端子焊接連接，第一屏蔽導線、第二屏蔽導線的另一端與應變儀對應橋路相連；第一彈性敏感低碳鋼元件的內表面中心位置沿中軸線方向粘貼第二電阻應變片，第二電阻應變片的兩根引出線分別與第三屏蔽導線、第四屏蔽導線一端通過接線端子焊接連接，第三屏蔽導線、第四屏蔽導線的另一端與應變儀對應橋路相連。
[0007]所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，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變片，第三電阻應變片的兩根引出線分別與第五屏蔽導線、第六屏蔽導線一端通過接線端子焊接連接，第五屏蔽導線、第六屏蔽導線的另一端與應變儀對應橋路相連。
[0008]所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，所述第二彈性敏感低碳鋼元件的內表面中心位置沿中軸線方向粘貼第四電阻應變片，第四電阻應變片的兩根引出線分別與第七屏蔽導線、第八屏蔽導線一端通過接線端子焊接連接，第七屏蔽導線、第八屏蔽導線的另一端與應變儀對應橋路相連。
[0009]所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，所述彈性敏感低碳鋼元件的所有貼片處和連接處涂抹2mm厚度的環氧樹脂膠固定。
[0010]所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，所述上卡頭和下卡頭把傳感器安裝在被測構件的待測位置.
[0011]所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，所述與應變儀配套使用時第一屏蔽導線、第八屏蔽導線連接在應變儀相應橋路的A接線柱上，第二屏蔽導線、第三屏蔽導線連接在應變儀相應橋路的B接線柱上，第四屏蔽導線、第五屏蔽導線連接在應變儀相應橋路的C接線柱上，第六屏蔽導線、第七屏蔽導線連接在應變儀相應橋路的D接線柱上。
[0012]本實用新型的優點與效果是:
[0013]1.本實用新型電阻應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，在鋼筋混凝土構件和金屬構件軸向受力時，可以準確測量構件產生位移和變形值的電阻應變式拉力傳感器。測量時把此傳感器安裝在被測構件的相應位置實現位移和變形信號的輸出。可應用于鋼筋混凝土構件和金屬構件等許多領域的位移和變形測量。
[0014]2.本實用新型電阻應變片將位移和變形值變化轉換成電阻值的變化，使傳感器輸出與位移和變形值相對應的電信號，通過電阻應變儀把電信號轉換成相應的應變值。確定了應變儀顯示的應變值與變形和位移值對應關系，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、數據穩定、響應迅速的優點。
【附圖說明】
[0015]圖1惠斯特電橋原理圖；
[0016]圖2電阻應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、第一電阻應變片4、第二電阻應變片3、第三電阻應變片14、第四電阻應變片15、半圓形低碳鋼連接體9、第一屏蔽導線5、第二屏蔽導線7、第三屏蔽導線6、第四屏蔽導線8、第五屏蔽導線10、第六屏蔽導線12、第七屏蔽導線11、第八屏蔽導線13。
[0020]傳感器構件(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、第一電阻應變片4、第二電阻應變片3、第三電阻應變片14、第四電阻應變片15、半圓形低碳鋼連接體9、第一屏蔽導線5、第二屏蔽導線7、第三屏蔽導線6、第四屏蔽導線8、第五屏蔽導線10、第六屏蔽導線12、第七屏蔽導線11、第八屏蔽導線13組成。采用低碳鋼材料通過線切割技術使上卡頭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變片4，內表面粘貼第二電阻應變片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變片14，內表面粘貼第四電阻應變片15 ο測量變形時，第一電阻應變片4和第三電阻應變片14的應變變化方向一致，第二電阻應變片3和第四電阻應變片15的應變變化方向一致。其中第一電阻應變片4的電阻為Rl，第二電阻應變片3的電阻為R2，第三電阻應變片14的電阻為R3，第四電阻應變片15的電阻為R4。四片電阻應變片的通過屏蔽導線進行全橋連接，接入應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變片4，用來測量外表面的縱向應變。第一電阻應變片4的兩根引出線分別與第一屏蔽導線5、第二屏蔽導線7的一端通過接線端子18焊接連接，第一屏蔽導線5、第二屏蔽導線7的另一端與應變儀對應橋路相連。
[0023]如圖2所示，在第一彈性敏感低碳鋼元件2的內表面中心位置沿中軸線方向粘貼第二電阻應變片3，用來測量內表面的縱向應變。第二電阻應變片3的兩根引出線分別與第三屏蔽導線6、第四屏蔽導線8—端通過接線端子焊接連接，第三屏蔽導線6、第四屏蔽導線8的另一端與應變儀對應橋路相連。
[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變片14，用來測量外表面的縱向應變。第三電阻應變片14的兩根引出線分別與第五屏蔽導線10、第六屏蔽導線12—端通過接線端子焊接連接，第五屏蔽導線10、第六屏蔽導線12的另一端與應變儀對應橋路相連。
[0025]如圖2所示，在第二彈性敏感低碳鋼元件16的內表面中心位置沿中軸線方向粘貼第四電阻應變片15，用來測量內表面的縱向應變。第四電阻應變片15的兩根引出線分別與第七屏蔽導線11、第八屏蔽導線13—端通過接線端子焊接連接，第七屏蔽導線11、第八屏蔽導線13的另一端與應變儀對應橋路相連。
[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件的待測位置進行測量使用(圖2)0
[0028]與應變儀配套使用時第一屏蔽導線5、第八屏蔽導線13連接在應變儀相應橋路的A接線柱上，第二屏蔽導線7、第三屏蔽導線6連接在應變儀相應橋路的B接線柱上，第四屏蔽導線8、第五屏蔽導線10連接在應變儀相應橋路的C接線柱上，第六屏蔽導線12、第七屏蔽導線11連接在應變儀相應橋路的D接線柱上。這樣就形成了如圖一所示的惠斯特電橋，用來測量與構件加載的軸向力時產生位移與變形值相對應的應變值。
[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定器上。再將第一屏蔽導線5、第八屏蔽導線13連接在應變儀相應橋路的A接線柱上，第二屏蔽導線7、第三屏蔽導線6連接在應變儀相應橋路的B接線柱上，第四屏蔽導線8、第五屏蔽導線10連接在應變儀相應橋路的C接線柱上，第六屏蔽導線12、第七屏蔽導線11連接在應變儀相應橋路的D接線柱上，形成如圖1所示的惠斯特電橋。使用位移標定器和應變儀對傳感器輸出的電信號進行位移或變形值的標定。位移或變形值的標定范圍只能在彈性敏感低碳鋼元件的彈性區間內進行。標定完成后，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件的待測位置，再把導線接入應變儀或動態采集系統的相應橋路，在萬能試驗機加載軸向力的同時應變儀或動態采集系統采集傳感器輸出的電信號并使之轉化成應變值，通過之前的標定值把應變值再轉化成對應的位移或變形值，完成對被測構件的位移和變形測量。
【主權項】
1.鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，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)、第一電阻應變片(4)、第二電阻應變片(3)、第三電阻應變片(14)、第四電阻應變片(15)、半圓形低碳鋼連接體(9)、第一屏蔽導線(5)、第二屏蔽導線(7)、第三屏蔽導線(6)、第四屏蔽導線(8)、第五屏蔽導線(10)、第六屏蔽導線(12)、第七屏蔽導線(11)、第八屏蔽導線(13);第一彈性敏感低碳鋼元件(2)的外表面粘貼第一電阻應變片(4)，內表面粘貼第二電阻應變片(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變片(14)，內表面粘貼第四電阻應變片(15);其中第一電阻應變片(4)的電阻為Rl，第二電阻應變片(3)的電阻為R2，第三電阻應變片(14)的電阻為R3，第四電阻應變片(15)的電阻為R4;四片電阻應變片的通過屏蔽導線進行全橋連接，接入應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變片(4)，第一電阻應變片4的兩根引出線分別與第一屏蔽導線(5)、第二屏蔽導線(7)的一端通過接線端子(18)焊接連接，第一屏蔽導線(5)、第二屏蔽導線(7)的另一端與應變儀對應橋路相連;第一彈性敏感低碳鋼元件(2)的內表面中心位置沿中軸線方向粘貼第二電阻應變片(3)，第二電阻應變片(3)的兩根引出線分別與第三屏蔽導線(6)、第四屏蔽導線(8)—端通過接線端子焊接連接，第三屏蔽導線(6)、第四屏蔽導線(8)的另一端與應變儀對應橋路相連。2.根據權利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，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變片(14)，第三電阻應變片(14)的兩根引出線分別與第五屏蔽導線(10)、第六屏蔽導線(12)—端通過接線端子焊接連接，第五屏蔽導線(10)、第六屏蔽導線(12)的另一端與應變儀對應橋路相連。3.根據權利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，其特征在于，所述第二彈性敏感低碳鋼元件(16)的內表面中心位置沿中軸線方向粘貼第四電阻應變片(15)，第四電阻應變片(15)的兩根引出線分別與第七屏蔽導線(11)、第八屏蔽導線(13)—端通過接線端子焊接連接，第七屏蔽導線(11)、第八屏蔽導線(13)的另一端與應變儀對應橋路相連。4.根據權利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，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厚度的環氧樹脂膠固定。5.根據權利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，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件的待測位置。6.根據權利要求1所述的鋼筋混凝土及金屬構件變形測量的電阻應變式位移傳感器，其特征在于，所述與應變儀配套使用時第一屏蔽導線(5)、第八屏蔽導線(13)連接在應變儀相應橋路的A接線柱上，第二屏蔽導線(7)、第三屏蔽導線(6)連接在應變儀相應橋路的B接線柱上，第四屏蔽導線(8)、第五屏蔽導線(10)連接在應變儀相應橋路的C接線柱上，第六屏蔽導線(12)、第七屏蔽導線(11)連接在應變儀相應橋路的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
【發明人】趙辛
【申請人】遼寧工業大學