專利名稱：平面應(yīng)變測量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量相對位移的設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到平面應(yīng)變測量傳感器。
背景技術(shù)：
在橋梁和各種建筑結(jié)構(gòu)物工程質(zhì)量檢測、服役壽命評估、病害原因分析、新的結(jié)構(gòu)型式試驗研究中，應(yīng)變通常是需要觀測的主要物理量之一。目前測量建筑物應(yīng)變所采用的方法主要有兩種。一種是應(yīng)變片，使用時將應(yīng)變片直接粘貼在結(jié)構(gòu)物被檢測部位。貼片、焊線、封片等工作常常在幾米乃至幾十米的高空進行，難度比較大，質(zhì)量很難保證，效率相當(dāng)?shù)?，而且測量值受環(huán)境溫度和環(huán)境濕度影響很大，經(jīng)常有些點的測量值漂移很大，測量數(shù)據(jù)可信度低。另外一種是弓形應(yīng)變計，該應(yīng)變計的主要結(jié)構(gòu)是在一片體積比較大而厚的弓形彈簧片上粘接有應(yīng)變片，弓形彈簧片需要特制的金屬模具壓制制成，加工復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，弓形彈簧片的剛度大，對感應(yīng)構(gòu)件表面的應(yīng)變有影響，所標(biāo)定的數(shù)據(jù)不精確，穩(wěn)定性差。特別是這種應(yīng)變計兩端都粘貼在支座上，拆卸時不可能同時取下兩端支座，從而導(dǎo)致應(yīng)變計敏感部位受力很大，應(yīng)變計容易受損，導(dǎo)致修正系數(shù)變化，使得測量結(jié)果誤差較大。
專利號為200320109969.X、發(fā)明名稱為《雙懸臂混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變測量計》的中國專利，采用連桿的一端與應(yīng)變傳感器相聯(lián)接、另一端與支座相聯(lián)接。這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)變測量計，經(jīng)過實驗室和橋梁建筑屋的現(xiàn)場測試，雙懸臂混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變測量計與應(yīng)變片相比，證明它具有靈敏度高、易于標(biāo)定、線性誤差小、長期穩(wěn)定性好、標(biāo)距可變、生產(chǎn)成本低、適用范圍廣、抗?jié)衲芰姟⑤敵鲂盘柗€(wěn)定、使用方便等優(yōu)點，但這種應(yīng)變測量計，只能測量結(jié)構(gòu)物表面一個方向的應(yīng)變，對同一平面內(nèi)的不同方向的應(yīng)變，無法測試。另外，這種雙懸臂混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變測量計，在傳感器內(nèi)沒有設(shè)置隔熱層，在測試過程中，因溫度變化，傳感器內(nèi)設(shè)置的彈簧片因溫度變化而發(fā)生變形，彈簧片是直接感受被測構(gòu)件在荷載下的變形，在彈簧片上設(shè)置有的應(yīng)變片感受彈簧片的變形輸出應(yīng)變信號，對所測的應(yīng)變數(shù)據(jù)影響較大。因此，對建筑結(jié)構(gòu)物同一平面內(nèi)不同方向應(yīng)變傳感器的研制，是建筑物應(yīng)變測試技術(shù)領(lǐng)域需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述混凝土應(yīng)變測量計的缺點，提供一種設(shè)計合理、靈敏度高、易于標(biāo)定、同型號輸出靈敏度相同、線性誤差小、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、標(biāo)距可變、適用范圍廣的平面應(yīng)變測量傳感器。
解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是連桿的一端與支柱聯(lián)接、另一端與傳感器聯(lián)接。本發(fā)明的支柱為多向支柱，在多向支柱的上表面軸向至少加工有2個螺孔或定位槽孔、側(cè)面徑向同一平面內(nèi)加工有與上表面軸向螺孔或定位槽孔相對應(yīng)且相聯(lián)通的徑向孔，至少兩根連桿的一端分別設(shè)置在多向支柱的徑向孔內(nèi)、另一端分別與同一平面內(nèi)不同方向的傳感器相聯(lián)接。本發(fā)明的傳感器為在殼體內(nèi)的上端設(shè)置安裝有輸出插頭的上端蓋、下端設(shè)置有下端蓋，在殼體內(nèi)設(shè)置有左彈簧片和右彈簧片，左彈簧片與右彈簧片之間上設(shè)置有上墊塊、下設(shè)置有下墊塊，左彈簧片和右彈簧片的上部設(shè)置在上端蓋下的固定端夾塊內(nèi)，在左彈簧片和右彈簧片的外側(cè)面或內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有通過導(dǎo)線與輸出插頭相連接的4片或8片應(yīng)變片，在左彈簧片和右彈簧片的上還設(shè)置有與連桿相聯(lián)接的輔助連桿，在殼體內(nèi)還設(shè)置有殼體隔熱層和下端蓋隔熱層以及電位器，電位器通過導(dǎo)線與應(yīng)變片相連接。
本發(fā)明的多向支柱上表面的至少加工有2個與徑向孔相聯(lián)通的螺孔或定位槽孔，最佳在多向支柱的上表面軸向正向或反向依次加工有a、b、c、d、e、f六個螺孔或定位槽孔，a、b、c、d、e、f六個螺孔或定位槽孔分別與多向支柱的側(cè)面徑向同一平面內(nèi)相對應(yīng)的a′、b′、c′、d′、e′、f′六個孔相聯(lián)通。
本發(fā)明的在多向支柱的上表面軸向正向或反向依次加工的a、b、c、d、e、f六個螺孔或定位槽孔，a螺孔或定位槽孔與b螺孔或定位槽孔、b螺孔或定位槽孔與c螺孔或定位槽孔、c螺孔或定位槽孔與d螺孔或定位槽孔之間的圓心角為45°，d螺孔或定位槽孔與e螺孔或定位槽孔之間的圓心角為105°，e螺孔或定位槽孔與f螺孔或定位槽孔之間的圓心角為60°，f螺孔或定位槽孔與a螺孔或定位槽孔之間的圓心角為60°，在多向支柱的側(cè)面徑向正向同一平面內(nèi)加工的a′、b′、c′、d′、e′、f′六個孔，a′孔與a螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、b′孔與b螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、c′孔與c螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、d′孔與d螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、e′孔與e螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、f′孔與f螺孔或定位槽孔相聯(lián)通。
本發(fā)明的設(shè)置在左彈簧片和右彈簧片上的4片應(yīng)變片為在左彈簧片的外側(cè)面上設(shè)置2片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上設(shè)置2片應(yīng)變片或在外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各設(shè)置1片應(yīng)變片，在右彈簧片的外側(cè)面上設(shè)置2片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上設(shè)置2片應(yīng)變片或在外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各設(shè)置1片應(yīng)變片，左彈簧片上的2片應(yīng)變片和右彈簧片上的2片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接。本發(fā)明的設(shè)置在左彈簧片和右彈簧片上的8片應(yīng)變片為在左彈簧片的外側(cè)面上設(shè)置4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上設(shè)置4片應(yīng)變片或在外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各設(shè)置2片應(yīng)變片，在右彈簧片的外側(cè)面上設(shè)置4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上設(shè)置4片應(yīng)變片或在外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各設(shè)置2片應(yīng)變片，左彈簧片上的4片應(yīng)變片和右彈簧片上的4片應(yīng)變片每2片串聯(lián)后連接成橋式電路，電位器與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接。
本發(fā)明的設(shè)置在左彈簧片和右彈簧片上的4片應(yīng)變片也可以為在左彈簧片的外側(cè)面設(shè)置4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面設(shè)置4片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接。本發(fā)明的設(shè)置在左彈簧片和右彈簧片上的4片應(yīng)變片還可以為在右彈簧片的外側(cè)面設(shè)置4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面設(shè)置4片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接。
本發(fā)明與現(xiàn)有的混凝土應(yīng)變測量計相比，采用了多向支柱，傳感器通過連桿與多向支柱聯(lián)接，在被測構(gòu)件的同平面內(nèi)不同方向與多向支柱至少聯(lián)接2根連桿，在每根連桿的另一端聯(lián)接1個傳感器，使得本發(fā)明能測出構(gòu)件同一平面內(nèi)不同方向的應(yīng)變。在傳感器內(nèi)增加設(shè)置了隔熱層和電位器，提高了傳感器的輸出穩(wěn)定性，使得同批傳感器的輸出靈敏度相同。本發(fā)明經(jīng)實驗室測試并經(jīng)橋梁荷載試驗，證明本發(fā)明具有設(shè)計合理、靈敏度高、易于標(biāo)定、線性誤差小、抗干擾能力強、抗?jié)衲芰姟⒎€(wěn)定性好、標(biāo)距可變、適用范圍廣等優(yōu)點，本發(fā)明與靜態(tài)應(yīng)變儀或動態(tài)應(yīng)變儀連接后，可檢測公路橋梁、鐵路橋梁等各種建筑物構(gòu)件同一平面內(nèi)不同方向的應(yīng)變，也可檢測金屬構(gòu)件同一平面內(nèi)不同方向的應(yīng)變。


圖1是發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中多向支柱3的主視圖。
圖3是圖2的俯視圖。
圖4是圖2的A-A剖視圖。
圖5是圖1中傳感器1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5中應(yīng)變片的電子線路原理圖。
圖7是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
實施例1圖1給出了本發(fā)明45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1～6中，本發(fā)明的平面應(yīng)變測量傳感器是由傳感器1、連桿2、多向支柱3、限定螺釘4聯(lián)接構(gòu)成。
本實施例的多向支柱3的形狀為圓柱體，在多向支柱3的中心加工有中心孔，在多向支柱3的上表面軸向正向依次加工有a、b、c、d、e、f六個螺孔，也可加工成定位槽孔，a螺孔與b螺孔、b螺孔與c螺孔、c螺孔與d螺孔之間的圓心角為45°，d螺孔與e螺孔之間的圓心角為105°，e螺孔與f螺孔之間的圓心角為60°，f螺孔與a螺孔之間的圓心角為60°，在多向支柱3的側(cè)面徑向正向同一平面內(nèi)加工有a′、b′、c′、d′、e′、f′六個孔，a′孔與a螺孔相聯(lián)通、b′孔與b螺孔相聯(lián)通、c′孔與c螺孔相聯(lián)通、d′孔與d螺孔相聯(lián)通、e′孔與e螺孔相聯(lián)通、f′孔與f螺孔相聯(lián)通，a′、b′、c′、d′、e′、f′六個孔用于安裝連桿2，a、b、c、d、e、f六個螺孔用于安裝限定螺釘4，將六根連桿2分別固定在a′、b′、c′、d′、e′、f′六個孔內(nèi)，限定螺釘4將連桿2固定在徑向孔內(nèi)。如在多向支柱3上表面軸向加土成定位槽孔，可用聯(lián)接件鍵或銷將連桿2固定在徑向孔內(nèi)。a、b、c、d、e、f六個螺孔也可按反時針排列其相互之間的夾角與正時針排列相同，a′、b′、c′、d′、e′、f′六個孔的排列與a、b、c、d、e、f六個螺孔反時針對應(yīng)排列。
本實施例在多向支柱3側(cè)面徑向正向同一平面內(nèi)的a′、b′、c′孔內(nèi)分別用限定螺釘4固定安裝有三根連桿2，在每根連桿2的另一端聯(lián)接有一個傳感器1，構(gòu)成45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器，每一個傳感器1通過電纜與應(yīng)變儀相連接。
在圖5、6中，本實施例的傳感器1是由殼體1-1、上端蓋1-2、左彈簧片1-3、輸出插頭1-4、上墊塊1-5、右上應(yīng)變片1-6、固定端夾塊1-7、右彈簧片1-8、右下應(yīng)變片1-9、輔助連桿1-10、下墊塊1-11、下端蓋1-12、電位器1-13、下端蓋隔熱層1-14、螺母1-15、殼體隔熱層1-16、左下應(yīng)變片1-17、左上應(yīng)變片1-18聯(lián)接構(gòu)成。
在殼體1-1內(nèi)的上端安裝有上端蓋1-2、下端安裝有下端蓋1-12，在殼體1內(nèi)的對稱中心線的左側(cè)安裝有左彈簧片1-3、右側(cè)安裝有右彈簧片1-8，左彈簧片1-3和右彈簧片1-8用于感受被測構(gòu)件的相對位移，而產(chǎn)生形變，左彈簧片1-3與右彈簧片1-8之間上安裝有上墊塊1-5、下安裝有下墊塊1-11，左彈簧片1-3和右彈簧片1-8的上部插入并固定在固定端夾塊1-7內(nèi)，固定端夾塊1-7安裝在上端蓋1-2下方，左彈簧片1-3和右彈簧片1-8的厚度為0.6mm，左彈簧片1-3和右彈簧片1-8的長度為60mm，左彈簧片1-3與右彈簧片1-8之間的距離為5mm。通過改變左彈簧片1-3和右彈簧片1-8的厚度或左彈簧片1-3和右彈簧片1-8的長度，很容易地調(diào)整本發(fā)明的輸出靈敏度和應(yīng)變測量范圍，可制造出各種不同輸出靈敏度的傳感器1。在左彈簧片1-3的外側(cè)面上粘接有左上應(yīng)變片1-18、下粘接有左下應(yīng)變片1-17，在右彈簧片1-8的外側(cè)面上粘接有右上應(yīng)變片1-6、下粘接有右下應(yīng)變片1-9。在殼體1-1內(nèi)的側(cè)面粘接有殼體隔熱層1-16，在下端蓋1-12上粘接有下端蓋隔熱層1-14，下端蓋隔熱層1-14和殼體隔熱層1-16用于外界大氣溫度發(fā)生變化時，不會引起左上應(yīng)變片1-18、左下應(yīng)變片1-17、右上應(yīng)變片1-6、右下應(yīng)變片1-9發(fā)生變形而影響測量精度。在殼體1-1內(nèi)下端蓋1-12上安裝有電位器1-13，左上應(yīng)變片1-18、左下應(yīng)變片1-17、右上應(yīng)變片1-6、右下應(yīng)變片1-9連接成橋式電路，橋式電路的A、B、C、D端將通過輸出插頭1-4接應(yīng)變儀的A、B、C、D端。在標(biāo)定傳感器的輸出靈敏度時，通過調(diào)整電位器1-13的電阻變化，可改變本發(fā)明輸出靈敏度的大小，從而保證同型號傳感器的輸出靈敏度相同。在殼體1-1內(nèi)左彈簧片1-3和右彈簧片1-8的下部通過螺紋聯(lián)接安裝有輔助連桿1-10，輔助連桿1-10的左端用螺母1-14固定在左彈簧片1-3和右彈簧片1-8的下部，輔助連桿1-10的右端伸出殼體1-1的右側(cè)面外，在輔助連桿1-10的右端加工有螺孔，螺孔用于與連桿2的端部通過螺紋聯(lián)接。在測量構(gòu)件的應(yīng)變時，將下端蓋1-12和多向支柱3的用膠粘接在被測混凝土構(gòu)件表面。當(dāng)構(gòu)件表面產(chǎn)生拉伸或壓縮變形時，傳感器1與多向支柱3之間發(fā)生相對位移，通過連桿2使左彈簧片1-3和右彈簧片1-8發(fā)生變形，粘接在左彈簧片1-3和右彈簧片1-8外側(cè)的左上應(yīng)變片1-18、左下應(yīng)變片1-17、右上應(yīng)變片1-6、右下應(yīng)變片1-9感受左彈簧片1-3和右彈簧片1-8變形大小，經(jīng)輸出插頭1-4輸出到應(yīng)變儀，通過標(biāo)定系數(shù)，可測出構(gòu)件被測部位的應(yīng)變值。
本實施例45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器，適用于在被測構(gòu)件主應(yīng)變方位大致清楚的情況下，可測出構(gòu)件被測部位的應(yīng)變值，其測點的主應(yīng)力由下式進行計算σ1=(E1-μ)A+(E1+μ)B2+C2]]>σ2=(E1-μ)A-(E1+μ)B2+C2]]>τMAX=(E1+μ)B2+C2]]> 式中E為構(gòu)件材料的彈性模量，μ為構(gòu)件材料的泊桑比。
A、B、C由表1確定。
表1 45°直角型主應(yīng)力計算公式中A、B、C參數(shù)表 注表中ε0°為傳感器在0°方向的實測應(yīng)變值，ε45°為傳感器在45°方向的實測應(yīng)變值，ε90°為傳感器在90°方向的實測應(yīng)變值。
實施例2在圖2、3、4、7中，本實施例的平面應(yīng)變測量傳感器是由多向支柱3、四根連桿2、四個傳感器1、限定螺釘4聯(lián)接成扇型平面應(yīng)變測量傳感器。在多向支柱3上表面的a、b、c、d螺孔內(nèi)，安裝有限定螺釘4分別將四根連桿2固定安裝在多向支柱3側(cè)面正向同一平面內(nèi)的a′、b′、c′、d′孔內(nèi)，在每根連桿2的另一端聯(lián)接有一個傳感器1，構(gòu)成扇型平面應(yīng)變測量傳感器，每一個傳感器1通過電纜與應(yīng)變儀相連接。傳感器1和多向支柱3的結(jié)構(gòu)與實施例1相同。本實施例扇型平面應(yīng)變測量傳感器，適用于在被測構(gòu)件主應(yīng)變方位大致清楚且比較重要的情況下，可測出構(gòu)件被測部位的應(yīng)變值，其測點的主應(yīng)力由下式進行計算σ1=(E1-μ)A+(E1+μ)B2+C2]]>σ2=(E1-μ)A-(E1+μ)B2+C2]]>τMAX=(E1+μ)B2+C2]]> 式中E為構(gòu)件材料的彈性模量，μ為構(gòu)件材料的泊桑比。
A、B、C由表2確定。
表2扇型主應(yīng)力計算公式中A、B、C參數(shù)表 注表中ε0°為傳感器在0°方向的實測應(yīng)變值，ε45°為傳感器在45°方向的實測應(yīng)變值，ε90°為傳感器在0方向的實測應(yīng)變值，ε135°為傳感器在135°方向的實測應(yīng)變值。
實施例3在圖2、3、4、8中，本實施例的平面應(yīng)變測量傳感器是由多向支柱3、三根連桿2、三個傳感器1、限定螺釘4聯(lián)接成60°等角型平面應(yīng)變測量傳感器。在多向支柱3上表面的a、e、f螺孔內(nèi)，安裝有限定螺釘4分別將三根連桿2固定安裝在多向支柱3側(cè)面正向同一平面內(nèi)的a′、e′、f′孔內(nèi)，在每根連桿2的另一端聯(lián)接有一個傳感器1，每一個傳感器1通過電纜與應(yīng)變儀相連接，構(gòu)成60°等角型平面應(yīng)變測量傳感器。傳感器1和多向支柱3的結(jié)構(gòu)與實施例1相同。本實施例60°等角型平面應(yīng)變測量傳感器，適用于在被測構(gòu)件主應(yīng)變方位不清楚的情況下，可測出構(gòu)件被測部位的應(yīng)變值，其測點的主應(yīng)力由下式進行計算σ1=(E1-μ)A+(E1+μ)B2+C2]]>
σ2=(E1-μ)A-(E1+μ)B2+C2]]>τMAX=(E1+μ)B2+C2]]> 式中E為構(gòu)件材料的彈性模量，μ為構(gòu)件材料的泊桑比。
A、B、C由表3確定。
表3 60°等角型主應(yīng)力計算公式中A、B、C參數(shù)表 注表中ε0°為傳感器在0°方向的實測應(yīng)變值，ε60°為傳感器在60°方向的實測應(yīng)變值，ε120°為傳感器在120°方向的實測應(yīng)變值。
實施例4在圖3、4中，本實施例的平面應(yīng)變測量傳感器是由多向支柱3、兩根連桿2、兩個傳感器1、限定螺釘4聯(lián)接成。在多向支柱3上表面的a、c螺孔內(nèi)，安裝有限定螺釘4分別將兩根連桿2固定安裝在多向支柱3側(cè)面正向同一平面內(nèi)的a′、c′孔內(nèi)，在每根連桿2的另一端聯(lián)接有一個傳感器1，每一個傳感器1通過電纜與應(yīng)變儀相連接。傳感器1和多向支柱3的結(jié)構(gòu)與實施例1相同。本實施例的平面應(yīng)變測量傳感器，適用于在被測構(gòu)件主應(yīng)變方位確定的情況下(拉、壓構(gòu)件)，可測出構(gòu)件被測部位的應(yīng)變值，其測點的主應(yīng)力由下式進行計算σ1＝Eε0°σ2＝Eε90°式中E為構(gòu)件材料的彈性模量，ε0°為傳感器在0°方向的實測應(yīng)變值，ε90°為傳感器在90°方向的實測應(yīng)變值。
實施例5在以上實施例1～4中，傳感器1內(nèi)的左彈簧片1-3的內(nèi)側(cè)面上粘接2片應(yīng)變片，右彈簧片1-8的內(nèi)側(cè)面上粘接2片應(yīng)變片，左彈簧片1-3上的2片應(yīng)變片和右彈簧片1-8上的2片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路的連接方式與實施例1相同。其它零部件以及另部件的聯(lián)結(jié)關(guān)系與實施例1相同。
實施例6在以上實施例1～4中，傳感器1內(nèi)的左彈簧片1-3的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各粘接1片應(yīng)變片，右彈簧片1-8的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各粘接1片應(yīng)變片，左彈簧片1-3上的2片應(yīng)變片和右彈簧片1-8上的2片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路的連接方式與實施例1相同。其它零部件以及另部件的聯(lián)結(jié)關(guān)系與實施例1相同。
實施例7在以上實施例1～4中，傳感器1內(nèi)的左彈簧片1-3的外側(cè)面上粘接4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上粘接4片應(yīng)變片，也可在右彈簧片1-8的外側(cè)面上粘接4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上粘接4片應(yīng)變片，左彈簧片1-3上的4片應(yīng)變片或右彈簧片1-8上的4片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路的連接方式與實施例1相同。其它零部件以及另部件的聯(lián)結(jié)關(guān)系與實施例1相同。
實施例8在以上實施例1～4中，傳感器1內(nèi)的左彈簧片1-3的外側(cè)面上粘接4片應(yīng)變片，右彈簧片1-8的外側(cè)面上粘接4片應(yīng)變片，左彈簧片1-3上的4片應(yīng)變片和右彈簧片1-8上的4片應(yīng)變片每相同位置的兩片串聯(lián)接后再連接成橋式電路，電位器1-13與應(yīng)變片串聯(lián)接后連成的橋式電路相連接，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路的連接方式與實施例1相同。其它零部件以及另部件的聯(lián)結(jié)關(guān)系與實施例1相同。
實施例9在以上實施例1～4中，傳感器1內(nèi)的左彈簧片1-3的內(nèi)側(cè)面上粘接4片應(yīng)變片，右彈簧片1-8的內(nèi)側(cè)面上粘接4片應(yīng)變片，左彈簧片1-3上的4片應(yīng)變片和右彈簧片1-8上的4片應(yīng)變片每相同位置的兩片串聯(lián)接后再連接成橋式電路，電位器1-13與應(yīng)變片串聯(lián)接后連成的橋式電路相連接，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路的連接方式與實施例1相同。其它零部件以及另部件的聯(lián)結(jié)關(guān)系與實施例1相同。
實施例10在以上實施例1～4中，傳感器1內(nèi)的左彈簧片1-3的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各粘接2片應(yīng)變片，右彈簧片1-8的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各粘接2片應(yīng)變片，左彈簧片1-3上的4片應(yīng)變片和右彈簧片1-8上的4片應(yīng)變片每兩片串聯(lián)接后連接成橋式電路，應(yīng)變片的串聯(lián)接方式為左彈簧片1-3外側(cè)面上的1片應(yīng)變片與右彈簧片1-8內(nèi)側(cè)面上相對應(yīng)位置上的1片應(yīng)變片串聯(lián)接，右彈簧片1-8外側(cè)面上的1片應(yīng)變片與左彈簧片1-3內(nèi)側(cè)面上相對應(yīng)位置上的1片應(yīng)變片串聯(lián)接后連接成橋式電路。電位器1-13與應(yīng)變片串聯(lián)接后連成的橋式電路相連接，電位器1-13與應(yīng)變片連成的橋式電路的連接方式與實施例1相同。其它零部件以及另部件的聯(lián)結(jié)關(guān)系與實施例1相同。
為了驗證本發(fā)明的有益效果，申請人將本發(fā)明實施例1、實施例2、實施例3平面應(yīng)變測量傳感器委托西安公路交通大學(xué)公路工程檢測中心與應(yīng)變片進行了對比測試，實施例1平面應(yīng)變測量傳感器在徐州市萬寨橋進行了荷載試驗，各種試驗情況如下一、對比測試混凝土棱柱體試件尺寸400mm×600mm×1500mm混凝土設(shè)計標(biāo)號C50測量儀器TDS-602數(shù)據(jù)采集儀，由日本生產(chǎn)；加載設(shè)備5000KN壓力試驗機，由長春生產(chǎn)；應(yīng)變片BQ120-100AA，由漢中中航電測儀器股份有限公司生產(chǎn)；環(huán)境溫度26℃；傳感器45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器、扇型平面應(yīng)變測量傳感器、60°等角型平面應(yīng)變測量傳感器；測試方法GB/T50081-2002(普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn))；測試日期2004.05.06測試結(jié)果1、45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器與應(yīng)變片對比測試混凝土構(gòu)件被測部位的應(yīng)變值測試結(jié)果見表4。
表4 45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器與應(yīng)變片三次平均測試結(jié)果表

結(jié)論45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器測量數(shù)據(jù)成線性關(guān)系，最大線性誤差1.57％，與應(yīng)變片測量數(shù)據(jù)比較吻合；當(dāng)荷載從最大值卸載到初始預(yù)加值時，直角型平面應(yīng)變測量傳感器的測量數(shù)據(jù)基本為零，測量精度高；在測試過程中，直角型平面應(yīng)變測量傳感器的測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定，無漂移現(xiàn)象，三次測量數(shù)據(jù)重復(fù)性好，最大誤差2.1％。
2、扇型平面應(yīng)變測量傳感器與應(yīng)變片對比測試混凝土構(gòu)件被測部位的應(yīng)變值測試結(jié)果見表5。
表5扇型平面應(yīng)變測量傳感器與應(yīng)變片三次平均測試結(jié)果表

結(jié)論扇型平面應(yīng)變測量傳感器測量數(shù)據(jù)成線性關(guān)系，最大線性誤差2.1％，與應(yīng)變片測量數(shù)據(jù)比較吻合；當(dāng)荷載從最大值卸載到初始預(yù)加值時，扇型平面應(yīng)變測量傳感器的測量數(shù)據(jù)基本為零，測量精度高；在測試過程中，扇型平面應(yīng)變測量傳感器的測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定，無漂移現(xiàn)象，三次測量數(shù)據(jù)重復(fù)性好，最大誤差2.3％。
3、60°等角型平面應(yīng)變測量傳感器與應(yīng)變片對比測試混凝土構(gòu)件被測部位的應(yīng)變值測試測試結(jié)果見表6。
表6 60°等角型平面應(yīng)變測量傳感器與應(yīng)變片三次平均測試結(jié)果表

結(jié)論60°等角型平面應(yīng)變測量傳感器測量數(shù)據(jù)成線性關(guān)系，最大線性誤差為1.9％，與應(yīng)變片測量數(shù)據(jù)比較吻合；當(dāng)荷載從最大值卸載到初始預(yù)加值時，等角型平面應(yīng)變測量傳感器的測量數(shù)據(jù)基本為零，測量精度高；在測試過程中，等角型平面應(yīng)變測量傳感器的測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定，無漂移現(xiàn)象，三次測量數(shù)據(jù)重復(fù)性好，最大誤差1.8％。
二、徐州市萬寨橋荷載試驗1、萬寨橋概況琵萬路萬寨橋位于徐州市北郊，跨丁萬河，南岸為市區(qū)，北岸為廠礦區(qū)。橋梁上部結(jié)構(gòu)為3孔20米裝配式鋼筋混凝土簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)為樁柱式墩、臺，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。橋面為凈12.0+2×1.5m人行道。設(shè)計荷載為汽車-20級，掛車-100。萬寨橋橋面鋪裝和伸縮縫嚴(yán)重破壞，橋臺后路面開裂沉降，重型車輛通過橋梁時橋跨結(jié)構(gòu)振動較大，已處于不安全使用狀態(tài)，急需進行檢測評定，以便采取改造措施，保證該橋安全運營。
2、測試儀器45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器，由長安大學(xué)提供；應(yīng)變儀，由日本生產(chǎn)；應(yīng)變片BQ120-100AA，由漢中中航電測儀器股份有限公司生產(chǎn)；3、測試方法交通部《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《公路舊橋承載能力鑒定方法》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
檢驗該橋T梁的抗剪能力，在該橋的2#、4#梁端最大剪力部位一面安裝45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器，另一面對應(yīng)位置貼三個應(yīng)變片組成的直角型應(yīng)變花。加載采用三輛30噸(車重+貨重)東風(fēng)自卸車，模擬汽車-20級荷載進行靜載試驗。試驗過程為封閉交通——儀器調(diào)零——三輛車先后上到橋面指定位置(最大剪力工況)——穩(wěn)定10min——錄數(shù)據(jù)——卸載——再停10min——讀殘余應(yīng)變；按以上流程再重復(fù)一次。
4、測試結(jié)果測試結(jié)果見表7、表8。
表7 2#梁45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器與應(yīng)變片測量結(jié)果對照表

注ε0°為傳感器在0°方向的實測應(yīng)變值，ε45°為傳感器在45°方向的實測應(yīng)變值，ε90°為傳感器在90°方向的實測應(yīng)變值。
表8 4#梁45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器與應(yīng)變片測量結(jié)果對照表

注ε0°為傳感器在0°方向的實測應(yīng)變值，ε45°為傳感器在45°方向的實測應(yīng)變值，ε90°為傳感器在90°方向的實測應(yīng)變值。
結(jié)論45°直角型平面應(yīng)變測量傳感器測量精度高，測量數(shù)據(jù)受環(huán)境影響小，無飄移現(xiàn)象，殘余應(yīng)變最大值為1με，重復(fù)性好，兩次測量最大誤差為1με，實測數(shù)據(jù)與理論值相吻合，基本上反映了梁的實際受力狀況，現(xiàn)場安裝十分方便，提高了現(xiàn)場工作效率。應(yīng)變片測量數(shù)據(jù)凌亂，飄移現(xiàn)象嚴(yán)重，殘余應(yīng)變最大值為10με。
權(quán)利要求
1.一種平面應(yīng)變測量傳感器，連桿(2)的一端與支柱聯(lián)接、另一端與傳感器(1)聯(lián)接，其特征在于所說的支柱為多向支柱(3)，在多向支柱(3)的上表面軸向至少加工有2個螺孔或定位槽孔、側(cè)面徑向同一平面內(nèi)加工有與上表面軸向螺孔或定位槽孔相對應(yīng)且相聯(lián)通的徑向孔，至少兩根連桿(2)的一端分別設(shè)置在多向支柱(3)的徑向孔內(nèi)、另一端分別與同一平面內(nèi)不同方向的傳感器(1)相聯(lián)接；所說的傳感器(1)為在殼體(1-1)內(nèi)的上端設(shè)置安裝有輸出插頭(1-4)的上端蓋(1-2)、下端設(shè)置有下端蓋(1-12)，在殼體(1)內(nèi)設(shè)置有左彈簧片(1-3)和右彈簧片(1-8)，左彈簧片(1-3)與右彈簧片(1-8)之間上設(shè)置有上墊塊(1-5)、下設(shè)置有下墊塊(1-11)，左彈簧片(1-3)和右彈簧片(1-8)的上部設(shè)置在上端蓋(1-2)下的固定端夾塊(1-7)內(nèi)，在左彈簧片(1-3)和右彈簧片(1-8)的外側(cè)面或內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有通過導(dǎo)線與輸出插頭(1-4)相連接的4片或8片應(yīng)變片，在左彈簧片(1-3)和右彈簧片(1-8)的上還設(shè)置有與連桿(2)相聯(lián)接的輔助連桿(1-10)，在殼體(1-1)內(nèi)還設(shè)置有殼體隔熱層(1-16)和下端蓋隔熱層(1-14)以及電位器(1-13)，電位器(1-13)通過導(dǎo)線與應(yīng)變片相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的平面應(yīng)變測量傳感器，其特征在于所說的多向支柱(3)上表面的至少加工有2個與徑向孔相聯(lián)通的螺孔或定位槽孔，其中在多向支柱(3)的上表面軸向正向或反向依次加工有(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)六個螺孔或定位槽孔，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)六個螺孔或定位槽孔分別與多向支柱(3)的側(cè)面徑向同一平面內(nèi)相對應(yīng)的(a′)、(b′)、(c′)、(d′)、(e′)、(f′)六個孔相聯(lián)通。
3.按照權(quán)利要求2所述的平面應(yīng)變測量傳感器，其特征在于所說在多向支柱(3)的上表面軸向正向或反向依次加工的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)六個螺孔或定位槽孔，(a)螺孔或定位槽孔與(b)螺孔或定位槽孔、(b)螺孔或定位槽孔與(c)螺孔或定位槽孔、(c)螺孔或定位槽孔與(d)螺孔或定位槽孔之間的圓心角為45°，(d)螺孔或定位槽孔與(e)螺孔或定位槽孔之間的圓心角為105°，(e)螺孔或定位槽孔與(f)螺孔或定位槽孔之間的圓心角為60°，(f)螺孔或定位槽孔與(a)螺孔或定位槽孔之間的圓心角為60°，在多向支柱(3)的側(cè)面徑向正向同一平面內(nèi)加工的(a′)、(b′)、(c′)、(d′)、(e′)、(f′)六個孔，(a′)孔與(a)螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、(b′)孔與(b)螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、(c′)孔與(c)螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、(d′)孔與(d)螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、(e′)孔與(e)螺孔或定位槽孔相聯(lián)通、(f′)孔與(f)螺孔或定位槽孔相聯(lián)通。
4.按照權(quán)利要求1所述的平面應(yīng)變測量傳感器，其特征在于所說設(shè)置在左彈簧片(1-3)和右彈簧片(1-8)上的4片應(yīng)變片為在左彈簧片(1-3)的外側(cè)面上設(shè)置2片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上設(shè)置2片應(yīng)變片或在外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各設(shè)置1片應(yīng)變片，在右彈簧片(1-8)的外側(cè)面上設(shè)置2片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上設(shè)置2片應(yīng)變片或在外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各設(shè)置1片應(yīng)變片，左彈簧片(1-3)上的2片應(yīng)變片和右彈簧片(1-8)上的2片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器(1-13)與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接；所說設(shè)置在左彈簧片(1-3)和右彈簧片(1-8)上的8片應(yīng)變片為在左彈簧片(1-3)的外側(cè)面上設(shè)置4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上設(shè)置4片應(yīng)變片或在外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各設(shè)置2片應(yīng)變片，在右彈簧片(1-8)的外側(cè)面上設(shè)置4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面上設(shè)置4片應(yīng)變片或在外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面上各設(shè)置2片應(yīng)變片，左彈簧片(1-3)上的4片應(yīng)變片和右彈簧片(1-8)上的4片應(yīng)變片每2片串聯(lián)后連接成橋式電路，電位器(1-13)與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的平面應(yīng)變測量傳感器，其特征在于所說設(shè)置在左彈簧片(1-3)和右彈簧片(1-8)上的4片應(yīng)變片也可以為在左彈簧片(1-3)的外側(cè)面設(shè)置4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面設(shè)置4片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器(1-13)與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接；所說設(shè)置在左彈簧片(1-3)和右彈簧片(1-8)上的4片應(yīng)變片還可以為在右彈簧片(1-8)的外側(cè)面設(shè)置4片應(yīng)變片或在內(nèi)側(cè)面設(shè)置4片應(yīng)變片連接成橋式電路，電位器(1-13)與應(yīng)變片連成的橋式電路相連接。
全文摘要
一種平面應(yīng)變測量傳感器，在多向支柱的上表面軸向至少加工有2個螺孔或定位槽孔、側(cè)面徑向同一平面內(nèi)加工有與上表面軸向螺孔或定位槽孔相對應(yīng)且相聯(lián)通的徑向孔，至少兩根連桿的一端分別設(shè)置在多向支柱的徑向孔內(nèi)、另一端分別與同一平面內(nèi)不同方向的傳感器相聯(lián)接。本發(fā)明經(jīng)實驗室測試并經(jīng)橋梁荷載試驗，證明本發(fā)明具有設(shè)計合理、靈敏度高、易于標(biāo)定、線性誤差小、抗干擾能力強、抗?jié)衲芰?、穩(wěn)定性好、標(biāo)距可變、適用范圍廣等優(yōu)點，本發(fā)明與靜態(tài)應(yīng)變儀或動態(tài)應(yīng)變儀連接后，可檢測公路橋梁、鐵路橋梁等各種建筑物構(gòu)件同一平面內(nèi)不同方向的應(yīng)變，也可檢測金屬構(gòu)件同一平面內(nèi)不同方向的應(yīng)變。
文檔編號G01B5/30GK1587892SQ200410073120
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者王建華, 胡大琳, 郝憲武, 鄭勇 申請人:長安大學(xué)