專(zhuān)利名稱(chēng)：檢測(cè)載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器的制作方法
專(zhuān)利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及檢測(cè)載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器，尤其適用于液壓支柱的載荷檢測(cè)，也適用于圓柱形鋼鐵構(gòu)件的載荷測(cè)試。
二背景技術(shù)：
液壓支柱(支架)廣泛用于礦井支護(hù)，在支護(hù)過(guò)程中需要定期對(duì)液壓支柱載荷進(jìn)行檢測(cè)，由于液壓支柱(支架)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用環(huán)境惡劣，外載荷的測(cè)算一直是個(gè)難題。目前的檢測(cè)方法是使用油壓表、壓力盒、油壓枕或應(yīng)變片來(lái)完成的，不僅用量大，成本高，而且使用不方便，而且測(cè)量精度也不高。
三
發(fā)明內(nèi)容
鑒于已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高、經(jīng)濟(jì)、方便、快捷、效果好的檢測(cè)液壓支柱載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器。
本實(shí)用新型檢測(cè)載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器，它由設(shè)在套管內(nèi)的兩個(gè)垂直交叉放置的U形鐵芯組成，鐵芯上分別繞有繞向相同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈，設(shè)在同一個(gè)鐵芯的兩個(gè)腳上的激勵(lì)線圈末端與始端相連；設(shè)在同一個(gè)鐵芯的兩個(gè)腳上的測(cè)量線圈末端與始端相連；套管內(nèi)部填充有絕緣材料，尾部設(shè)有與內(nèi)部相連的外接輸入輸出信號(hào)線，套管測(cè)量頭部為圓弧面，圓弧面上設(shè)有保護(hù)層；所述的U形鐵芯由鐵氧體粉末燒結(jié)而成。
本實(shí)用新型檢測(cè)載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器的有益效果1.實(shí)現(xiàn)對(duì)受力構(gòu)件載荷的主動(dòng)測(cè)量。
2.采用差動(dòng)橋路，靈敏度高，自補(bǔ)償能力好，能消除或減小被測(cè)構(gòu)件因溫度、濕度和氣體成分等變化引起的測(cè)量誤差。
3.傳感器端面為圓弧形結(jié)構(gòu)，能與被測(cè)量表面保持均勻、穩(wěn)定接觸，同時(shí)易于傳感器的測(cè)量定位，使用方便。
4.易于加工制造，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性好，適合礦井等惡劣環(huán)境下使用。
5.結(jié)合信號(hào)處理技術(shù)和載荷測(cè)算軟件，易于開(kāi)發(fā)便攜式載荷檢測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓支柱外載荷的快速、靈便測(cè)量。
四

附圖是本實(shí)用新型局部剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖中套管-1，U形鐵芯-2、3，絕緣材料-4，激勵(lì)線圈-5，保護(hù)層-6，測(cè)量線圈-7，接線柱-8，信號(hào)線-9。
五具體實(shí)施方式
尾部設(shè)有與內(nèi)部相連的外接輸入輸出信號(hào)線9。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述本實(shí)用新型檢測(cè)載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器，它主要由兩個(gè)垂直交叉放置的U形鐵芯2和3組成，U形鐵芯2和3寬度相同、高度不同、由鐵氧體粉末燒結(jié)而成，在較高鐵芯3的左、右管腳上纏繞上激勵(lì)線圈5，匝數(shù)均為200匝；在較低鐵芯2的左、右管腳上纏繞上測(cè)量線圈7，匝數(shù)均為120匝，線圈繞向相同。設(shè)在同一個(gè)鐵芯3的兩個(gè)角上的激勵(lì)線圈5末端與始端相連，為激勵(lì)電流的施加端；設(shè)在同一個(gè)鐵芯2的兩個(gè)角上的測(cè)量線圈7末端與始端相連，為測(cè)量信號(hào)的輸出端。將繞有線圈的鐵芯2和3封裝于套管1內(nèi)，套管1內(nèi)部填充有絕緣材料4。將封裝套管1的測(cè)量頭部加工成與鐵芯管腳相對(duì)應(yīng)的內(nèi)凹圓弧面，圓弧面的半徑與液壓支柱半徑相同，圓弧面上設(shè)有保護(hù)層6。激勵(lì)和測(cè)量信號(hào)線9由封裝套管1的另一端接線柱8引入、引出，組成用于液壓支柱載荷檢測(cè)的磁彈性傳感器。
測(cè)量時(shí)，手握傳感器將其垂直置于被測(cè)支柱的表面，并使傳感器測(cè)量端的內(nèi)凹圓弧表面與支柱的圓柱表面方向一致，以保證兩者的圓弧表面緊密接觸。這樣傳感器的四個(gè)磁極中相鄰磁極間被測(cè)構(gòu)件材料的磁阻就構(gòu)成了一個(gè)差動(dòng)磁橋，當(dāng)傳感器的激勵(lì)線圈接通一定頻率的交變電流時(shí)，在其鐵芯中便產(chǎn)生交變的磁通，在支柱表面將形成激勵(lì)磁場(chǎng)。假設(shè)被測(cè)表面材料各向同性，當(dāng)支柱不受載荷作用時(shí)，各橋臂的磁導(dǎo)率或磁阻相等，磁橋處于平衡狀態(tài)，傳感器輸出為零；當(dāng)支柱受到載荷作用時(shí)，在支柱的圓周方向受拉伸，軸線方向受壓縮，因而在這兩個(gè)方向的磁導(dǎo)率或磁阻產(chǎn)生相反的變化，即周向增大，軸向減小。根據(jù)鐵磁學(xué)原理，對(duì)應(yīng)圓周方向上線圈組成的兩橋臂電壓增加，對(duì)應(yīng)軸線方向上線圈組成的兩橋臂電壓減小，從而使磁橋失去平衡，在測(cè)量線圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，傳感器輸出電信號(hào)。根據(jù)預(yù)先標(biāo)定好的輸出電壓信號(hào)與載荷的關(guān)系，即可測(cè)算出液壓支柱所受載荷大小。
權(quán)利要求1.檢測(cè)載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器，其特征在于它由設(shè)在套管(1)內(nèi)的兩個(gè)垂直交叉放置的U形鐵芯(2)和(3)組成，鐵芯(2)和(3)上分別繞有繞向相同的激勵(lì)線圈(5)和測(cè)量線圈(7)，設(shè)在同一個(gè)鐵芯(3)的兩個(gè)腳上的激勵(lì)線圈(5)末端與始端相連；設(shè)在同一個(gè)鐵芯(2)的兩個(gè)腳上的測(cè)量線圈(7)末端與始端相連；套管(1)內(nèi)部填充有絕緣材料(4)，尾部設(shè)有與內(nèi)部相連的外接輸入輸出信號(hào)線(9)，套管(1)測(cè)量頭部為圓弧面，圓弧面上設(shè)有保護(hù)層(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器，其特征在于所述的U形鐵芯(2)和(3)由鐵氧體粉末燒結(jié)而成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型檢測(cè)載荷的磁彈性應(yīng)力傳感器，最適用于液壓支柱的載荷檢測(cè)，也適用于圓柱形鋼鐵構(gòu)件的載荷測(cè)試。它由設(shè)在套管內(nèi)的兩個(gè)垂直交叉放置的U形鐵芯組成，鐵芯上分別繞有繞向相同的激勵(lì)線圈和測(cè)量線圈，設(shè)在同一個(gè)鐵芯的兩個(gè)腳上的激勵(lì)線圈末端與始端相連；設(shè)在同一個(gè)鐵芯的兩個(gè)腳上的測(cè)量線圈末端與始端相連；套管內(nèi)部填充有絕緣材料，尾部設(shè)有與內(nèi)部相連的外接輸入輸出信號(hào)線，套管測(cè)量頭部為圓弧面，根據(jù)被測(cè)物體的結(jié)構(gòu)和承載特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓支柱載荷的主動(dòng)測(cè)量；其靈敏度高，自補(bǔ)償能力好，能消除或減小被測(cè)構(gòu)件因溫度、濕度和氣體成分等變化引起的測(cè)量誤差，測(cè)量定位容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G01L1/12GK2874449SQ20052013404
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月4日
發(fā)明者朱華, 葛世榮, 唐瑋 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)