專(zhuān)利名稱(chēng)：振弦式錨索測(cè)力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及預(yù)應(yīng)力工程中的錨索受力監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種振弦式錨索測(cè)力傳感器。背景技術(shù)：
傳統(tǒng)錨索測(cè)力傳感器具有結(jié)構(gòu)缺陷和量程限制。結(jié)構(gòu)缺陷為適應(yīng)在錨索的外錨墩上安裝測(cè)力傳感器，傳感器一般都制造成環(huán)狀產(chǎn)品，同時(shí)考慮到錨索安裝、張拉過(guò)程中不可避免地存在偏心，一般錨索測(cè)力傳感器內(nèi)部都裝有多個(gè)(3—6個(gè))工作弦，并且往往沿環(huán)狀均勻布置。在儀器交付使用時(shí)，生產(chǎn)廠家總會(huì)給出儀器率定系數(shù)，它是一個(gè)包含了多個(gè)工作弦的綜合系數(shù)。在所有工作弦均能正常工作且受力均勻時(shí)，用這個(gè)綜合系數(shù)計(jì)算錨索測(cè)力計(jì)的受力是合適的。通常計(jì)算錨索測(cè)力傳感器的應(yīng)力時(shí)有兩種方法一是將各工作弦進(jìn)行算術(shù)平均，得到平均頻率，再進(jìn)行計(jì)算；二是用單支傳感器系數(shù)計(jì)算，算出各工作性弦承受的應(yīng)力然后求和。這兩種方法都是將應(yīng)力分布函數(shù)f(x，y)視作一個(gè)簡(jiǎn)單的線性函數(shù)。 而事實(shí)上，錨索測(cè)力傳感器承壓筒上的受力條件非常復(fù)雜，除安裝、張拉過(guò)程偏載的影響夕卜，還有各種側(cè)向應(yīng)力端面的剪切應(yīng)力，這使得應(yīng)力函數(shù)f(x，y)很難簡(jiǎn)單的用線性函數(shù)來(lái)描述，這決定了使用工作弦平均值作為錨索實(shí)際應(yīng)力的計(jì)算方不夠精確。當(dāng)錨索測(cè)力傳感器安裝完成工作一段時(shí)間后，由于工作環(huán)境條件影響(如放炮、機(jī)械震動(dòng)、溫度影響、日曬雨淋、荷載變化等)和時(shí)效原因，很容易出現(xiàn)個(gè)別工作弦甚至2個(gè)、3個(gè)工作弦不起振或失效的現(xiàn)象，這時(shí)如果繼續(xù)引用廠家給定的儀器率定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，則計(jì)算出來(lái)的數(shù)值與錨索實(shí)際受力狀況存在較大誤差，甚至導(dǎo)致錯(cuò)誤的分析。量程限制從理論上講，錨索測(cè)力傳感器的量程可以做到任意大，只要相應(yīng)地改變其結(jié)構(gòu)尺寸即可。但是由于承力、感應(yīng)體是一體化設(shè)計(jì)，考慮到承壓體結(jié)構(gòu)材料性能(荷載過(guò)大不能保證承壓體為線彈性變形)以及振弦工作頻率、頻寬和工作應(yīng)力限制，大部分振弦式錨索測(cè)力傳感器的量程受到限制，一般很難做到500噸以上，做到1000噸以上幾乎不可能。此外，隨著量程的增大，須相應(yīng)增大錨索測(cè)力傳感器的承壓體直徑與高度，但是，承壓體的高度與直徑相差不大傳感器測(cè)得的并不是承壓體端面上的等效應(yīng)力，雖然可以通過(guò)增厚傳力柱增加承壓體的高度，但由于傳力柱與承壓體并不是一個(gè)整體，仍無(wú)法保證傳感器范圍內(nèi)的承壓體為線彈性變形。國(guó)外振弦式傳感器雖然性能先進(jìn)，但是其價(jià)格昂貴，性價(jià)比低，難以在工程中大量推廣應(yīng)用。且國(guó)外研究開(kāi)發(fā)的錨索測(cè)力傳感器及頻率檢測(cè)儀還存在漢化問(wèn)題，技術(shù)人員需要培訓(xùn)才能使用。國(guó)內(nèi)振弦式傳感技術(shù)，受工程材料和制造技術(shù)的限制，振弦式傳感器的分辨率、準(zhǔn)確度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有得到很好解決，一直難以滿足工程應(yīng)用要求。國(guó)內(nèi)振弦式錨索測(cè)力傳感器基本上都是通過(guò)頻率檢測(cè)儀測(cè)出頻率，再通過(guò)公式計(jì)算出錨索受力大小。沒(méi)有實(shí)現(xiàn)錨索測(cè)力傳感器與儀表監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)即時(shí)采集數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。國(guó)內(nèi)外廠家都沒(méi)有研制成功直接數(shù)字顯示物理量值(力或位移)的檢測(cè)儀器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種精度高誤差小、高增益弱激發(fā)、 耐震動(dòng)沖擊、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的振弦式錨索測(cè)力傳感器。[0008]本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種振弦式錨索測(cè)力傳感器，其特征是包括相連接的帶有中孔的活塞式承壓體和振弦式液體壓力傳感器，帶有中孔的活塞式承壓體包括缸體，缸體的凹槽內(nèi)設(shè)有大活塞， 缸體與大活塞之間設(shè)有“0”型密封圈和擋圈，帶有中孔的活塞式承壓體側(cè)壁與振弦式液體壓力傳感器的連接處設(shè)有小活塞。本實(shí)用新型的有益效果是該振弦式錨索測(cè)力傳感器，提出了新的振弦式傳感器通用數(shù)學(xué)模型，精度高誤差??；提出了弱激發(fā)原則，設(shè)計(jì)了高增益弱激發(fā)電路；提出了活塞傳壓和力變換技術(shù)，耐震動(dòng)沖擊、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好；設(shè)計(jì)了優(yōu)良的溫補(bǔ)償。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。附

圖1為本實(shí)用新型振弦式錨索測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1帶有中孔的活塞式承壓體，2振弦式液體壓力傳感器，4缸體，5大活塞， 6 “0”型密封圈，7擋圈。
具體實(shí)施方式
附圖為本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例。圖1中，該振弦式錨索測(cè)力傳感器，包括相連接的帶有中孔的活塞式承壓體1和振弦式液體壓力傳感器2，帶有中孔的活塞式承壓體1包括缸體4，缸體4的凹槽內(nèi)設(shè)有大活塞5，缸體4與大活塞5之間設(shè)有“0”型密封圈6和擋圈7，帶有中孔的活塞式承壓體1側(cè)壁與振弦式液體壓力傳感器2的連接處設(shè)有小活塞。振弦式錨索測(cè)力傳感器的偏載影響因素中，安裝問(wèn)題、張拉問(wèn)題及材料質(zhì)量問(wèn)題屬于主觀因素，可以通過(guò)提高施工人員素質(zhì)和施工質(zhì)量得以降低甚至消除。而傳感器本身結(jié)構(gòu)問(wèn)題則屬于客觀因素，要想降低偏載影響，就必須從改變現(xiàn)有傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)著手。受千斤頂工作原理啟發(fā)，即使有偏載影響存在，但是當(dāng)總壓力不變時(shí)，其輸出力值還是不變的，因?yàn)楦鶕?jù)帕斯克原理液體傳遞壓強(qiáng)在各個(gè)方向上是相同的。根據(jù)這一思路，我們可以把錨索測(cè)力傳感器承壓體內(nèi)壁設(shè)計(jì)成液壓傳力，再由液壓把力傳遞給傳感器，這樣就可以不受偏載影響。當(dāng)測(cè)量荷載達(dá)到1000KN以上時(shí)，若采用傳統(tǒng)的直接測(cè)量法，材料應(yīng)力很大，長(zhǎng)期承載易產(chǎn)生蠕變，導(dǎo)致零點(diǎn)和靈敏度漂移，而且傳感器自身質(zhì)量大體積大，不易熱處理， 剛度不匹配，性能難以保證。鑒于以上原因，本實(shí)用新型采用間接測(cè)量思路，設(shè)計(jì)了帶有中孔的活塞式承壓體1，它的力傳遞方式大活塞——液體——小活塞，經(jīng)力變換帶有中孔的活塞式承壓體1將作用力變小若干倍后傳遞給振弦式液體壓力傳感器2。采用液壓轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)可以很好地解決量程限制問(wèn)題，先將活塞所受的力轉(zhuǎn)換為液體壓力經(jīng)液壓轉(zhuǎn)換縮小許多倍以后，再用壓力傳感器測(cè)量，這樣就可以用高精度的小量程液體壓力傳感器來(lái)量測(cè)活塞所受的外力，同時(shí)可以通過(guò)改變油缸活塞直徑即可使測(cè)力傳感器量程系列化。錨索從帶有中孔的活塞式承壓體1的中孔穿過(guò)后被一套錨具固定，調(diào)節(jié)液壓千斤頂張拉錨索，錨索拉力施壓于力變換油缸，經(jīng)變小許多倍后作用于振弦式液體壓力傳感器2的工作膜，膜撓曲使弦張力變小，則固有振動(dòng)頻率降低。
權(quán)利要求1. 一種振弦式錨索測(cè)力傳感器，其特征是包括相連接的帶有中孔的活塞式承壓體 (1)和振弦式液體壓力傳感器(2)，帶有中孔的活塞式承壓體(1)包括缸體(4)，缸體(4)的凹槽內(nèi)設(shè)有大活塞(5)，缸體(4)與大活塞(5)之間設(shè)有“0”型密封圈(6)和擋圈(7)，帶有中孔的活塞式承壓體(1)側(cè)壁與振弦式液體壓力傳感器(2)的連接處設(shè)有小活塞。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及預(yù)應(yīng)力工程中的錨索受力領(lǐng)域，特別涉及一種振弦式錨索測(cè)力傳感器。該振弦式錨索測(cè)力傳感器，其特征是包括相連接的帶有中孔的活塞式承壓體和振弦式液體壓力傳感器，帶有中孔的活塞式承壓體包括缸體，缸體的凹槽內(nèi)設(shè)有大活塞，缸體與大活塞之間設(shè)有“O”型密封圈和擋圈，帶有中孔的活塞式承壓體側(cè)壁與振弦式液體壓力傳感器的連接處設(shè)有小活塞。該振弦式錨索測(cè)力傳感器，提出了新的振弦式傳感器通用數(shù)學(xué)模型，精度高誤差?。惶岢隽巳跫ぐl(fā)原則，設(shè)計(jì)了高增益弱激發(fā)電路；提出了活塞傳壓和力變換技術(shù)，耐震動(dòng)沖擊、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好；設(shè)計(jì)了優(yōu)良的溫補(bǔ)償。
文檔編號(hào)G01L1/10GK202255703SQ20112039846
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者王清標(biāo) 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)