專利名稱：鋼筋應(yīng)力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鋼筋應(yīng)力傳感器，又名鋼筋計(jì)，它是一種測(cè)力裝置。用以埋設(shè)在水利工程或其它鋼筋混凝土建筑物內(nèi)部測(cè)量鋼筋應(yīng)力。
公知的鋼筋應(yīng)力傳感器是差動(dòng)電阻式鋼筋計(jì)(GB3409-82)，這種鋼筋計(jì)是由兩組細(xì)的鋼絲分別交叉地焊繞在兩根方形鐵桿上，當(dāng)傳感器受拉伸或壓縮時(shí)，兩組鋼絲的電阻比產(chǎn)生變化，利用特制的水工比例電橋測(cè)出電阻比變化，即可確定鋼筋應(yīng)力大小，該傳感器不足之處是鋼絲電阻比隨溫度而變，需要測(cè)量溫度進(jìn)行修正，電阻比受電纜長(zhǎng)度影響，要求電纜電阻對(duì)稱，加長(zhǎng)電纜還需要進(jìn)行修正。此外，該傳感器結(jié)構(gòu)不夠堅(jiān)固，鋼絲細(xì)，不能耐受振動(dòng)和沖擊，需在混凝土硬化后，才可進(jìn)行埋設(shè)，而且內(nèi)部還需要填充中性變壓器油，因此制作和使用均不方便。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而堅(jiān)固，封裝嚴(yán)密，耐震防水，抗干擾，對(duì)溫度變化和電纜長(zhǎng)度影響不敏感，分辨率高，便于遠(yuǎn)傳遙測(cè)，可在惡劣環(huán)境中使用的鋼筋應(yīng)力傳感器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的彈性變形管、外殼和電路腔室合為一體，在彈性變形管的兩端分別固定著調(diào)節(jié)桿和磁電組件，調(diào)節(jié)桿的端部粘有磁芯，磁電組件則由線圈、磁芯和磁芯座組合而成，兩個(gè)磁芯之間有一氣隙，構(gòu)成一個(gè)閉合磁路，線圈的兩頭通過引線進(jìn)入電路腔室與位于其中的振蕩器、電容、地線、電纜芯線、屏蔽線按圖2連接起來，構(gòu)成L-C振蕩電路，通過屏蔽電纜輸入直流電源，輸出調(diào)頻信號(hào)。當(dāng)傳感器受到拉伸力或壓縮力時(shí)，彈性變形管會(huì)產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短，以致改變了與其兩端相連的磁芯之間的氣隙和磁阻，從而導(dǎo)致電感和振蕩電路輸出信號(hào)頻率的改變，適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿即可改變氣隙和輸出信號(hào)頻率，從而使傳感器的零點(diǎn)頻率f0改變，并使其靈敏度和線性度達(dá)到最佳值。
本實(shí)用新型由于采用電感調(diào)頻原理，輸出等幅的方波或正弦波調(diào)頻信號(hào)，信噪比高，抗干擾能力強(qiáng)，長(zhǎng)電纜傳輸對(duì)信號(hào)頻率沒有影響，因而不影響測(cè)試精度，同時(shí)由于彈性變形管和與其幾乎等長(zhǎng)的調(diào)節(jié)桿采用相同材料和熱處理工藝，其線膨脹系數(shù)一樣，大大減少了環(huán)境溫度變化對(duì)傳感器的影響，而且本實(shí)用新型在諧振電路中還采用不同溫度系數(shù)的電容對(duì)電路整體進(jìn)行補(bǔ)償，因此，在一般條件下，可免除溫度修正。同時(shí)還可在電路腔里增加一個(gè)高溫度系數(shù)的電容和低溫度系數(shù)的電感與一個(gè)振蕩器，并把它們連接成另一個(gè)L-C振蕩電路，即可增加測(cè)溫功能，構(gòu)成鋼筋應(yīng)力-溫度復(fù)合傳感器。
本實(shí)用新型零件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，采用螺紋連接加膠粘接并對(duì)電路腔空隙及兩端螺紋底部灌注環(huán)氧樹脂膠，電纜還用空心螺釘和橡膠圈壓緊，并以703膠密封，因此密封防水性能特別好，工作穩(wěn)定可靠，對(duì)混凝土施工不要求采取特殊防護(hù)措施，更不必等混凝土硬化后才埋設(shè)。
改變結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和材料、工藝，可做成拉壓力傳感器、荷重傳感器、應(yīng)變傳感器、礦山支柱壓力傳感器以及它們與溫度傳感器一起構(gòu)成的復(fù)合傳感器。
本實(shí)用新型附圖

圖1本實(shí)用新型鋼筋應(yīng)力傳感器的剖視構(gòu)造圖圖2本實(shí)用新型電路原理框圖圖3拉壓傳感器剖視構(gòu)造圖圖4荷重傳感器剖視構(gòu)造圖圖5應(yīng)變傳感器剖視構(gòu)造圖圖6礦山支柱壓力傳感器剖視構(gòu)造圖圖7內(nèi)附溫度傳感器的原理框圖圖1是本實(shí)用新型鋼筋應(yīng)力傳感器1的實(shí)施例。
將地線焊在焊片上，用螺釘(15)和螺母(14)將焊片(13)固定，并用環(huán)氧樹脂或703膠將螺孔(16)填滿。線圈(22)為無(wú)骨架型的，用高強(qiáng)聚酯漆包線繞在特制的模具上，層間涂以環(huán)氧樹脂膠并按相應(yīng)工藝固化，固化后脫模、焊引線(10)、嵌入已涂膠的磁芯(18)的環(huán)形槽內(nèi)，并用膠填充上部空間，但不能超過磁芯平面，然后再將該磁芯套在磁芯座(17)的小圓柱上，用膠將其粘在磁芯座(17)上，這樣做成的磁電組件(11)經(jīng)過同樣工藝固化后，將電路腔(5)底部的環(huán)形槽涂膠，將磁電組件(11)的磁芯(18)放入底部孔內(nèi)，微施壓力，使之粘牢；與此同時(shí)，再將調(diào)節(jié)桿(22)的一端涂膠，把磁芯(20)底面朝外粘在桿端，兩者一起再按相應(yīng)工藝固化。
將粘有磁芯(20)的調(diào)節(jié)桿(22)擰入彈性變形管(23)孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿(22)，使磁芯(20)和(18)之間留有極小氣隙，測(cè)量線圈(19)兩端電感，至予定值為止，將壓緊螺母(24)擰緊。將屏蔽電纜(6)修頭，套上橡膠圈(7)、空心壓線螺釘(8)，穿入殼體上的電纜孔(9)內(nèi)，使之與線圈(19)、電容(3)、振蕩器(4)按圖2連成L-C振蕩電路。然后放在高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行溫度補(bǔ)償試驗(yàn)，采用不同溫度系數(shù)和電容量的電容，直到達(dá)到中心頻率f0及其在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的變化量達(dá)到要求為止，然后將振蕩器(4)、電容(3)用絕緣材料(如黃蠟綢)包好，塞入電路腔(5)內(nèi)，最后在測(cè)力機(jī)上進(jìn)行性能檢驗(yàn)，如合格，將電纜孔(9)涂703膠，壓入橡膠圈(7)，擰入壓線螺釘(8)，并用環(huán)氧樹脂膠填滿電路腔(5)和調(diào)節(jié)桿壓緊螺母(24)上部，直到連桿(2,27)的螺紋底部，按同樣工藝固化。如個(gè)別性能檢定不合格，可微旋調(diào)節(jié)桿，重新檢定，直到合格后再按上述工藝封裝。
上述鋼筋應(yīng)力傳感器可測(cè)動(dòng)靜態(tài)拉伸和壓縮應(yīng)力。其工作原理是當(dāng)傳感器受拉伸應(yīng)力作用時(shí)，變形管伸長(zhǎng)，兩磁芯之間氣隙加大，磁阻加大，電感減小，故頻率升高(f=1/LC/2π]]>)；反之，當(dāng)傳感器受壓縮應(yīng)力作用時(shí)，氣隙減小，磁阻減小，電感增大，頻率降低。輸入的應(yīng)力與輸出頻率變化有單值的函數(shù)關(guān)系。因此，對(duì)于每一傳感器，檢定時(shí)給出F(力)-f(頻率)的函數(shù)關(guān)系，只要測(cè)量傳感器輸出信號(hào)頻率，便可確定鋼筋受力的方向和大小。
如圖3、4、5、6所示，上述傳感器在改變其結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料和工藝，便可做成拉壓力傳感器、荷重傳感器、應(yīng)變傳感器、礦并支柱壓力傳感器以及它們與溫度傳感器一起構(gòu)成的復(fù)合傳感器等等。
圖7是溫度傳器的電路原理圖，采用大溫度系數(shù)的電容作為溫度敏感元件與溫度系數(shù)小的電感及振蕩器一起連成又一個(gè)L-C振蕩電路。與上述傳感器共用電路腔、電纜和地線，但電路腔要適當(dāng)加長(zhǎng)并將單一傳感器中的電纜增加一根芯線，以傳輸溫度信號(hào)，此時(shí)還應(yīng)對(duì)溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)定，并且其測(cè)溫范圍不能超過振蕩器及電感、電容所允許的極限工作溫度范圍。
權(quán)利要求1.一種鋼筋應(yīng)力傳感器，包括殼體(25)、連接桿(2,27)、電纜(6)，其特征在于傳感器殼體(25)內(nèi)部有電感式傳感單元(21)、振蕩器(4)和電容(3)，導(dǎo)線將它們連成L-C振蕩電路。
2.按權(quán)利要求1所述的鋼筋應(yīng)力傳感器，其特征在于殼體(25)與變形管(23)、電路腔(5)及安裝連接桿(2,27)的螺紋孔(12,26)合為一個(gè)零件，其中間部位是變形管(23)。
3.按權(quán)利要求1所述的鋼筋應(yīng)力傳感器其特征在于由變形管(23)及分別裝于其兩端的調(diào)節(jié)桿(22)和磁電組件(11)組成電感式傳感單元(21)。
4.按權(quán)利要求3所述的鋼筋應(yīng)力傳感器，其特征在于調(diào)節(jié)桿(22)一端有螺紋，另一端粘有磁芯(20)。
5.權(quán)利要求3所述的鋼筋應(yīng)力傳感器，其特征在于磁電組件(11)由無(wú)骨架線圈(19)、磁芯(18)和磁芯座(17)組成，線圈(19)置于磁芯(18)的環(huán)形槽內(nèi)，三者之間由環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)牢固。
6.按權(quán)利要求1所述的鋼筋應(yīng)力傳感器，其特征在于在電路腔(5)內(nèi)增加一個(gè)電感，一個(gè)電容和一個(gè)振蕩器，三者用導(dǎo)線連成另一個(gè)L-C振蕩電路，從而構(gòu)成鋼筋應(yīng)力-溫度復(fù)合傳感器。
7.按權(quán)利要求6所述的鋼筋應(yīng)力-溫度復(fù)合傳感器，其特征在于采用電容為溫度敏感元件。
8.按權(quán)利要求6所述的鋼筋應(yīng)力-溫度復(fù)合傳感器，其特征在于共用一個(gè)電路腔、電纜及地線，電路腔(5)內(nèi)所有元器件用絕緣材料包裹，并用環(huán)氧樹脂膠填滿所有空隙。
9.按權(quán)利要求1、6所述的鋼筋應(yīng)力傳感器和鋼筋應(yīng)力-溫度復(fù)合傳感器，其特征在于電纜孔螺紋用703膠填充，并用橡膠圈、壓線空心螺釘壓緊密封。
10.按權(quán)利要求1、6所述的鋼筋應(yīng)力傳感器和鋼筋應(yīng)力-溫度復(fù)合傳感器，改變結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料和工藝，可以制成拉壓力傳感器、荷重傳感器、應(yīng)變傳感器、礦山支柱壓力傳感器以及它們和溫度傳感器一起組成的復(fù)合傳感器等。
專利摘要一種鋼筋應(yīng)力傳感器(鋼筋計(jì)),屬于測(cè)力裝置。其特點(diǎn)是變形管、電路腔和外殼合為一體,外殼兩頭螺孔裝有連桿,與被測(cè)鋼筋焊接。變形管兩端分別安裝帶磁芯的調(diào)節(jié)桿和線圈磁芯組件,構(gòu)成傳感單元,將線圈與電路腔內(nèi)的電容、振蕩器連成L－C振蕩電路,通過電纜輸入直流電壓,輸出調(diào)頻信號(hào),信噪比高,抗干擾,易遠(yuǎn)傳,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固,封裝嚴(yán)密,抗震防水,可在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地監(jiān)測(cè)鋼筋應(yīng)力。
文檔編號(hào)G01L1/14GK2335135SQ9820629
公開日1999年8月25日 申請(qǐng)日期1998年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月1日
發(fā)明者王德盛 申請(qǐng)人:王德盛