專利名稱：雙懸臂大變形應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，具體涉及到一種雙懸臂大變形位移傳感器。
背景技術(shù)：
在工程領(lǐng)域，經(jīng)常需要研究材料和結(jié)構(gòu)的大變形問題，比如在研究工程材料的力學性能時，當材料產(chǎn)生屈服以后，其相對變形都比較大，目前普遍采用的測量方法是將塑性應變片直接粘貼在試件上，由于受粘貼技術(shù)、應變片性能、貼片用膠的性能以及環(huán)境溫度和環(huán)境濕度等諸多因素影響，測量效果往往很不理想。另外，在研究砌體結(jié)構(gòu)的力學性能時， 需要測量砌塊的變形，由于結(jié)構(gòu)所采用的砌塊幾何尺寸不同，依據(jù)砌體相關(guān)規(guī)范，測量標距一般從厘米級到米級變化，變形量比較大，目前主要采用支架和百分表或千分表組合的測量方法，但這種方法很難在結(jié)構(gòu)物上進行實測(如石拱橋荷載試驗)。專利號為200320109969. X、發(fā)明名稱為《雙懸臂混凝土結(jié)構(gòu)應變測量計》的中國專利，公開了一種結(jié)構(gòu)應變測量計，采用應變桿的一端與應變傳感器相聯(lián)接、另一端與支座相聯(lián)接，這種結(jié)構(gòu)的應變測量計，經(jīng)過實驗室和橋梁建筑物的現(xiàn)場測試，證明它具有靈敏度高、信號穩(wěn)定、使用方便等優(yōu)點，但這種應變測量計由于其結(jié)構(gòu)原因，僅能測量結(jié)構(gòu)或試件在彈性范圍內(nèi)的應變(小變形)，無法測量結(jié)構(gòu)或試件的大變形。因此大變形應變傳感器的研制，是工程應變測試技術(shù)領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述雙懸臂混凝土結(jié)構(gòu)應變測量計的缺點， 提供一種設(shè)計合理、靈敏度高、易于標定、線性誤差小、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、標距可調(diào)、 適用范圍廣的雙懸臂大變形應變測量傳感器。解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在左端支座上設(shè)置有左端連桿，右端支座上設(shè)置有右端連桿，左端連桿右端設(shè)置有安裝在套筒內(nèi)左端的固定體，右端連桿的左端設(shè)置有安裝在套筒內(nèi)右端的楔形體，套筒內(nèi)固定體右端設(shè)置有彈簧片和位于彈簧片內(nèi)的對中限位滑桿，對中限位滑桿外部設(shè)置有平衡彈簧，對中限位滑桿的右端設(shè)置在楔形體上，彈簧片上至少設(shè)置有4片偶數(shù)電阻應變片，所有電阻應變片組成全橋通過導線輸出。本發(fā)明的彈簧片為它是由彈簧片彎折成具有上平板、下平板以及將上平板端部和下平板端部與折板連為一體構(gòu)成W形，折板上加工有矩形通孔a。上平板根部的上、下表面至少各設(shè)置有1片電阻應變片，下平板根部的上、下表面設(shè)置有與上平板上相同數(shù)量的電阻應變片，所有電阻應變片組成全橋通過導線輸出。本發(fā)明的折板為與上平板夾角α為20° 70°的上側(cè)平面板和與下平板的夾角β為20° 70°的下側(cè)平面板連為一體構(gòu)成，矩形通孔a位于上側(cè)平面板和下側(cè)平面板上。本發(fā)明的下側(cè)平面板與下平板之間的夾角β和上側(cè)平面板與上平板之間的夾角α相等。本發(fā)明的矩形通孔a位于上側(cè)平面板與下側(cè)平面板交線的兩側(cè)，且與交線相對稱。本發(fā)明的上平板與下平板相平行。本發(fā)明的彈簧片的厚度為0. 2 1. 0mm。本發(fā)明的楔形體的兩楔面之間的夾角為10° 60°。本發(fā)明的左端連桿和右端連桿上制作有刻度標尺。本發(fā)明采用了 W形彈簧片，大大提高了本發(fā)明的靈敏度，彈簧片的兩端固定，在荷載外力變化大的情況下，仍然具有較高的抗干擾能力和穩(wěn)定性。本發(fā)明具有設(shè)計合理、靈敏度高、易于標定、線性誤差小、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、標距可調(diào)、適用范圍廣等優(yōu)點，可作為大變形的位移傳感器。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中彈簧片8的展開結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1中彈簧片8在平衡位置時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的左視圖。圖5是圖3的右視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和各實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。實施例1在圖1中，本實施例的雙懸臂大變形應變測量傳感器由左端連桿1、左端支座2、左端壓緊蝴蝶螺釘3、固定體4、對中限位滑桿5、電阻應變片6、平衡彈簧7、彈簧片8、套筒9、 楔形體10、硅橡膠圈11、右端壓緊蝴蝶螺釘12、右端支座13、右端連桿14聯(lián)接構(gòu)成。在左端支座2上用左端壓緊蝴蝶螺釘3固定聯(lián)接安裝有水平設(shè)置的左端連桿1，左端連桿1上刻有刻度標尺，左端連桿1右端通過螺紋聯(lián)接有固定體4，本實施例的固定體4 為凸臺形結(jié)構(gòu)，在固定體4左端固定安裝有套筒9，套筒9內(nèi)固定體4的右端凸臺上固定聯(lián)接安裝有彈簧片8，彈簧片8的形狀為W形，彈簧片8的左端用膠粘接在固定體4右端凸臺的上表面和下表面上，在固定體4的右端凸臺端面的中心位置沿其軸線向內(nèi)加工有安裝盲 ？L，安裝盲孔內(nèi)安裝有對中限位滑桿5，對中限位滑桿5位于彈簧片8內(nèi)，對中限位滑桿5上套裝有平衡彈簧7，套筒9內(nèi)右端固定安裝有楔形體10，楔形體10的兩楔面之間的夾角為 30°，楔形體10右端與套筒9內(nèi)筒壁之間安裝有硅橡膠圈11，楔形體10左端插入到彈簧片8的右端，楔形體10左端面中心位置沿其軸線向內(nèi)加工有安裝盲孔，對中限位滑桿5的右端插入到楔形體10的安裝盲孔內(nèi)，套在對中限位滑桿5外的平衡彈簧7設(shè)置在固定體4 與楔形體10之間，楔形體10右端通過螺紋聯(lián)接有右端連桿14，右端連桿14通過右端壓緊蝴蝶螺釘12固定聯(lián)接安裝在右端支座13上，右端連桿14上刻有刻度標尺，左端連桿1、固定體4、對中限位滑桿5、套筒9、楔形體10、右端連桿14的軸線相重合。
圖2、3、4、5給出了本實施例彈簧片8的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖1、2、3、4、5中，本實施例的彈簧片8由中間加工有矩形通孔a的矩形彈簧片彎折而成，彈簧片的厚度為0. 5mm，該矩形彈簧片彎折后形成具有上平板8-1、下平板8-2以及將上平板8-1端和下平板8-2端部與折板連為一體構(gòu)成W形結(jié)構(gòu)，上平板8-1和下平板8-2相互平行。本實施例的折板由上側(cè)平面板8-3和下側(cè)平面板8-4連為一體構(gòu)成，上側(cè)平面板8-3與上平板8-1之間的夾角α 為45°，下側(cè)平面板8-4與下平板8-2之間的夾角β為45°。矩形通孔a的一半位于上側(cè)平面板8-3上、另一半位于下側(cè)平面板8-4上，矩形通孔a關(guān)于上側(cè)平面板8-3與下側(cè)平面板8-4的交線相對稱，楔形體10的左端插入到矩形通孔a內(nèi)。上平板8-1根部的上表面和下表面用膠對稱地各粘接有1片電阻應變片6，下平板8-2根部的上表面和下表面用膠對稱地各粘接有1片電阻應變片6，粘接在上平板8-1上電阻應變片6的數(shù)量與粘接在下平板8-2上電阻應變片6的數(shù)量相同，上平板8-1和下平板8-2上的所有電阻應變片6組成全橋通過導線輸出。實施例2在實施例中，上側(cè)平面板8-3與上平板8-1之間的夾角α為20°，下側(cè)平面板8_4 與下平板8-2之間的夾角β為20°，矩形通孔a在上側(cè)平面板8-3和下側(cè)平面板8-4的位置與實施例1相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例3在實施例中，上側(cè)平面板8-3與上平板8-1之間的夾角α為70°，下側(cè)平面板8_4 與下平板8-2之間的夾角β為70°，矩形通孔a在上側(cè)平面板8-3和下側(cè)平面板8-4的位置與實施例1相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例4在以上的實施例1 3中，在彈簧片8的上平板8-1根部的上表面和下表面用膠各對稱地粘接有2片電阻應變片6，彈簧片8的下平板8-2根部的上表面和下表面用膠各粘接有2片電阻應變片6，上平板8-1和下平板8-2上的所有電阻應變片6組成全橋通過導線輸出，彈簧片8的其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例 1相同。實施例5在以上的實施例1 3中，在彈簧片8的上平板8-1根部的上表面和下表面用膠各粘接有4片電阻應變片6，在彈簧片8的下平板8-2根部的上表面和下表面用膠各粘接有4片電阻應變片6，上平板8-1和下平板8-2上的所有電阻應變片6組成全橋通過導線輸出，彈簧片8的其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例 1相同。實施例6在以上的實施例1 5中，彈簧片8由中間加工有矩形通孔a的矩形彈簧片彎折構(gòu)成，彈簧片的厚度為0. 2mm，上側(cè)平面板8-3與上平板8-1之間的夾角α，下側(cè)平面板8_4 與下平板8-2之間的夾角β與相應的實施例相同，其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例7在以上的實施例1 5中，彈簧片的厚度為1. 0mm，上側(cè)平面板8-3與上平板8-1之間的夾角α，下側(cè)平面板8-4與下平板8-2之間的夾角β與相應的實施例相同，其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實施例1相同。實施例8在以上的實施例1 7中，套筒9內(nèi)右端固定安裝有楔形體10，楔形體10的兩楔面之間的夾角為10°，楔形體10左端插入到彈簧片8折板的矩形通孔a內(nèi)。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與相應的實施例相同。實施例9在以上的實施例1 7中，套筒9內(nèi)右端固定安裝有楔形體10，楔形體10的兩楔面之間的夾角為60°，楔形體10左端插入到彈簧片8折板的矩形通孔a內(nèi)。其它零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與相應的實施例相同。
權(quán)利要求
1.一種雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于在左端支座( 上設(shè)置有左端連桿(1)，右端支座(π)上設(shè)置有右端連桿(14)，左端連桿(1)右端設(shè)置有安裝在套筒(9) 內(nèi)左端的固定體G)，右端連桿(14)的左端設(shè)置有安裝在套筒(9)內(nèi)右端的楔形體(10)， 套筒(9)內(nèi)固定體(4)右端設(shè)置有彈簧片(8)和位于彈簧片(8)內(nèi)的對中限位滑桿(5)， 對中限位滑桿(5)外部設(shè)置有平衡彈簧(7)，對中限位滑桿(5)的右端設(shè)置在楔形體(10) 上，彈簧片(8)上至少設(shè)置有4片偶數(shù)電阻應變片(6)，所有電阻應變片(6)組成全橋通過導線輸出。
2.按照權(quán)利要求1所述的雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于所說的彈簧片 (8)為它是由彈簧片彎折成具有上平板(8-1)、下平板(8-2)以及將上平板(8-1)端部和下平板(8- 端部與折板連為一體構(gòu)成W形，折板上加工有矩形通孔(a)；上平板(8-1)根部的上、下表面至少各設(shè)置有1片電阻應變片(6)，下平板(8- 根部的上、下表面設(shè)置有與上平板(8-1)上相同數(shù)量的電阻應變片(6)，所有電阻應變片(6)組成全橋通過導線輸出。
3.按照權(quán)利要求2所述的雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于所說的折板為 與上平板(8-1)夾角(α)為20° 70°的上側(cè)平面板(8_3)和與下平板(8_2)的夾角 (β)為20° 70°的下側(cè)平面板(8-4)連為一體構(gòu)成，矩形通孔(a)位于上側(cè)平面板 (8-3)和下側(cè)平面板(8-4)上。
4.按照權(quán)利要求3所述的雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于所說的下側(cè)平面板(8-4)與下平板(8-2)之間的夾角(β)和上側(cè)平面板(8-3)與上平板(8-1)之間的夾角(α)相等。
5.按照權(quán)利要求2或3所述的雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于所說的矩形通孔(a)位于上側(cè)平面板(8-3)與下側(cè)平面板(8-4)交線的兩側(cè)，且與交線相對稱。
6.按照權(quán)利要求2或3或4所述的雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于所說的上平板(8-1)與下平板(8-2)相平行。
7.按照權(quán)利要求2所述的雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于所說的彈簧片 (8)的厚度為0. 2 1. 0mm。
8.按照權(quán)利要求1所述的雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于所說的楔形體 (10)的兩楔面之間的夾角為10° 60°。
9.按照權(quán)利要求1所述的雙懸臂大變形應變測量傳感器，其特征在于所說的左端連桿(1)和右端連桿(14)上制作有刻度標尺。
全文摘要
一種雙懸臂大變形應變測量傳感器，在左端支座上設(shè)左端連桿，右端支座上設(shè)右端連桿，左端連桿右端設(shè)安裝在套筒內(nèi)左端的固定體，右端連桿的左端設(shè)安裝在套筒內(nèi)右端的楔形體，套筒內(nèi)固定體右端設(shè)彈簧片和位于彈簧片內(nèi)的對中限位滑桿，對中限位滑桿外部設(shè)平衡彈簧，對中限位滑桿的右端設(shè)置在楔形體上，彈簧片上至少設(shè)置有4片偶數(shù)電阻應變片，所有電阻應變片組成全橋通過導線輸出。本發(fā)明采用了W形彈簧片，大大提高了本發(fā)明的靈敏度，彈簧片的兩端固定，在荷載外力變化大的情況下，仍然具有較高的抗干擾能力和穩(wěn)定性。本發(fā)明具有靈敏度高、易于標定、線性誤差小、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可作為大變形的位移傳感器。
文檔編號G01B7/16GK102261889SQ20111008893
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者任更峰, 張治軍, 王建華, 胡大琳, 趙艷峰, 陳鳳翔, 韓學坤 申請人:長安大學