一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，包括殼體，套設在鋼纜索上的線圈骨架和激勵線圈，激勵線圈由銅線在線圈骨架的外側壁上繞制而成，線圈骨架的外側壁上設置有矩形凹槽，矩形凹槽位于線圈骨架的軸向中部，矩形凹槽內安裝有具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元，磁電傳感單元為長方體結構，磁電傳感單元的磁化方向與線圈骨架的軸向平行，磁電傳感單元的上端面不超出矩形凹槽，磁電傳感單元的長邊與線圈骨架的軸向平行，沿線圈骨架的軸向述的磁電傳感單元的兩端與矩形凹槽的兩端各具有一段距離且兩者相等，該段距離不小于所述的磁電傳感單元的長邊長度的四分之一；優(yōu)點是測量精度高，響應速度快，加工工藝簡單，且測量過程中信噪比較高。
【專利說明】—種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種索力傳感器，尤其是涉及一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器。
【背景技術】
[0002]鋼纜索是一種柔性的承力構件，其索力狀態(tài)是衡量建筑是否處于正常運營狀態(tài)的一個重要標志，實時監(jiān)測鋼纜索的索力對建筑健康監(jiān)測具有重要工程意義。磁彈效應法是目前監(jiān)測索力最具潛力的一種方法，該方法通過使用磁通量傳感器來測定鋼纜索中的磁通量變化，從而得到鋼纜索的索力。如圖1所示，磁彈效應法中的磁通量傳感器一般包括套在鋼纜索上的線圈骨架，繞制在線圈骨架外側面上的檢測線圈、繞制在檢測線圈外側面上的激勵線圈以及將檢測線圈和激勵線圈進行封裝的外殼，其工作原理是:給激勵線圈加上激勵電流以后，線圈骨架的軸向會產生磁場，鋼纜索被磁化作為檢測線圈和激勵線圈的鐵芯，當鋼纜索受力軸向發(fā)生變形，線圈骨架軸向磁場會發(fā)生變化，那么作為檢測單元的檢測線圈將感應線圈骨架軸向磁場的變化產生感應電壓，通過感應電壓就能夠計算出索力。但是，現(xiàn)有的磁通量傳感器應用在磁彈效應法中時存在以下問題:一、磁通量傳感器通過檢測線圈感應線圈骨架內部磁通量的變化進而產生感應電動勢，在測量過程中由于漏磁原因，以及激勵線圈和檢測線圈之間存在相互干擾，導致傳感器的測量精度不高；二、測量過程中要先經過激勵線圈磁化鋼纜索，再由檢測線圈感應出磁通量的變化，進而測得索力，由于激勵線圈在磁化鋼纜索時需要一定的響應時間，檢測線圈要獲取被測特征信號的磁場信息也需要一定的時間，由此導致傳感器的響應速度比較慢；三、為了在線圈骨架內部達到盡可能大的且分布均勻的磁通量，要求檢測線圈和線圈骨架之間以及檢測線圈和激勵線圈之間有很嚴格的尺寸匹配，由此導致加工工藝比較復雜且測量過程中傳感器的信噪比較低。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種測量精度高，響應速度快，加工工藝簡單，且測量過程中信噪比較高的應用于健康監(jiān)測的索力傳感器。
[0004]本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，包括殼體，套設在鋼纜索上的線圈骨架和激勵線圈，所述的激勵線圈由銅線在所述的線圈骨架的外側壁上繞制而成，所述的線圈骨架的外側壁上設置有矩形凹槽，所述的矩形凹槽位于所述的線圈骨架的軸向中部，所述的矩形凹槽內安裝有具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元，所述的磁電傳感單元為長方體結構，所述的磁電傳感單元的磁化方向與所述的線圈骨架的軸向平行，所述的磁電傳感單元的上端面不超出所述的矩形凹槽，所述的磁電傳感單元的長邊與所述的線圈骨架的軸向平行，沿所述的線圈骨架的軸向所述的磁電傳感單元的兩端與所述的矩形凹槽的兩端各具有一段距離且兩者相等，該段距離不小于所述的磁電傳感單元的長邊長度的四分之一。
[0005]所述的磁電傳感單元包括從上到下排列的第一磁致伸縮層、壓電晶體層和第二磁致伸縮層，所述的第一磁致伸縮層的下表面與所述的壓電晶體層的上表面粘結固定，所述的壓電晶體層的下表面和所述的第二磁致伸縮層的上表面粘結固定，所述的壓電晶體層的上表面固定粘結有延伸到壓電晶體層一側的第一電極，所述的壓電晶體層的下表面固定粘結有延伸到壓電晶體層另一側的第二電極，所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的磁化方向與所述的線圈骨架的軸向平行，所述的壓電晶體層的電極方向垂直于所述的線圈骨架的軸向，所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的外形大小相同，所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的體積之和占所述的磁電傳感單元的總體積的 60% ?80%ο
[0006]所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的體積之和占所述的磁電傳感單元的總體積的76%。
[0007]所述的第一電極和所述的第二電極從所述的矩形凹槽內伸出后分別緊貼所述的矩形凹槽兩側的線圈骨架的外側壁延伸后伸出所述的殼體外，所述的激勵線圈的銅線繞在所述的第一電極和所述的第二電極上，所述的磁電傳感單元懸空設置在所述的矩形凹槽內且與所述的矩形凹槽的內側面均不接觸。
[0008]所述的第一磁致伸縮層的下表面與所述的壓電晶體層的上表面通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，所述的壓電晶體層的下表面和所述的第二磁致伸縮層的上表面也通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，所述的環(huán)氧樹脂粘結劑的厚度為0.1mm?0.2mm,所述的壓電晶體層的上表面和所述的第一電極通過導電銀膠粘結，所述的壓電晶體層的下表面和所述的第二電極通過導電銀膠粘結，所述的導電銀膠的厚度為0.1mm?0.2mm。
[0009]所述的環(huán)氧樹脂粘結劑由A型環(huán)氧樹脂膠和B型環(huán)氧樹脂膠按1:1的質量比均勻混合而成。
[0010]所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的材料為Terfenol-D磁致伸縮材料，所述的壓電晶體層的材料為PMN-PT壓電晶體。
[0011 ] 所述的第一電極和所述的第二電極均為紫銅片。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于通過在線圈骨架的外側壁上設置矩形凹槽，該矩形凹槽位于線圈骨架的軸向中部，在矩形凹槽內安裝具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元，當給激勵線圈加上激勵電流后，將在線圈骨架內部產生磁場磁化鋼纜索，當鋼纜索受力發(fā)生形變時，線圈骨架內部的磁場將會發(fā)生變化，具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元將會隨著磁場的變化而發(fā)生變形，進而磁電傳感單元產生誘導電壓，根據(jù)誘導電壓即可計算出鋼纜索的索力，其中沿線圈骨架的軸向磁電傳感單元的兩端與矩形凹槽的兩端各具有一段距離且兩者相等，該段距離不小于磁電傳感單元的長邊長度的四分之一保證磁電傳感單元的變形不會受阻，本實用新型中索力傳感器使用具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元來代替磁通量傳感器的檢測線圈作為檢測單元，相對于現(xiàn)有的磁通量傳感器可以有效的減少檢測單元本身的漏磁以及檢測單元與激勵線圈之間的漏磁，而且還可以消除檢測單元和激勵線圈的相互影響，從而使得傳感器測量精度得到提高，另外具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元可以直接通過線圈骨架內部磁場的變化響應出誘導電壓，不需要經過磁通量的變化感應出感應電壓后再通過檢測單元的傳輸?shù)玫巾憫妷?，響應時間較短，響應速度快；同時磁電傳感單元最為檢測單元與激勵線圈之間不存在尺寸匹配問題，傳感器的制作工藝簡單化，提高了傳感器的信噪比；
[0013]當磁電傳感單元包括從上到下排列的第一磁致伸縮層、壓電晶體層和第二磁致伸縮層，第一磁致伸縮層和第二磁致伸縮層的外形大小相同，第一磁致伸縮層和第二磁致伸縮層的體積之和占磁電傳感單元的總體積的60%?80%時，保證磁電傳感單元具有優(yōu)異的磁電轉換性能；
[0014]當?shù)谝淮胖律炜s層和第二磁致伸縮層的體積之和占磁電傳感單元的總體積的76%時，保證磁電傳感單元具有最優(yōu)異磁電轉換性能；
[0015]當?shù)谝浑姌O和第二電極從矩形凹槽內伸出后分別緊貼矩形凹槽兩側的線圈骨架的外側壁延伸后伸出殼體外，激勵線圈的銅線繞在第一電極和第二電極上，磁電傳感單元懸空設置在矩形凹槽內且與矩形凹槽的內側面均不接觸時，磁電傳感單元懸空設置在矩形凹槽中，可以避免在磁電傳感單元隨著磁場的變化沿線圈骨架軸向發(fā)生變形時與矩形凹槽之間產生摩擦，提高磁電傳感單元的檢測精度；
[0016]當?shù)谝淮胖律炜s層的下表面與壓電晶體層的上表面通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，壓電晶體層的下表面和第二磁致伸縮層的上表面也通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定時，由于第一磁致伸縮層、第二磁致伸縮層和壓電晶體層的膨脹系數(shù)相差較大，熱應力對磁電傳感單元影響很顯著，這里采用環(huán)氧樹脂粘結劑來降低三者之間結合的固化溫度，提高磁電傳感單元韌性，環(huán)氧樹脂粘結劑的厚度為0.1mm?0.2_可以使第一磁致伸縮層和第二磁致伸縮層與壓電晶體層充分接觸不留有空隙，一方面保證磁電傳感單元的強度達到最大，另一方面使磁電傳感單元達到合適的靈敏度，壓電晶體層的上表面和第一電極通過導電銀膠粘結，壓電晶體層的下表面和第二電極通過導電銀膠粘結時，由于壓電晶體層壓電效應得到的電壓信號很微弱，采用電阻較小的銀導電膠粘結，可以減小電阻，使其輸出電壓比較顯著，進而使測量精度更高，導電銀膠的厚度為0.1mm?0.2_可以在電阻盡量小的基礎上使磁電傳感單元達到最佳導電效果而電阻又不是太大，而且可以使第一電極和第二電極與壓電晶體層之間具有較強的粘結強度；
[0017]當環(huán)氧樹脂粘結劑由A型環(huán)氧樹脂膠和B型環(huán)氧樹脂膠按1:1的質量比均勻混合而成時，使環(huán)氧樹脂粘結劑具有最優(yōu)的稀釋度，保證第一磁致伸縮層和第二磁致伸縮層與壓電晶體層之間的粘度達到最大；
[0018]當?shù)谝淮胖律炜s層和所述的第二磁致伸縮層的材料為Terfenol-D磁致伸縮材料，壓電晶體層的材料為PMN-PT壓電晶體時，使磁電傳感單元的磁電轉換系數(shù)大，且會產生較大的電壓，從而提高磁電傳感單元對磁場變化的感應靈敏度高；
[0019]當?shù)谝浑姌O和第二電極均為紫銅片時，一方面可以使第一電極和第二電極具有較高的強度，延長索力傳感器的使用壽命，另一方面使第一電極和第二電極可傳導電阻小，提高輸出電壓，使索力傳感器測量更精確。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有的磁通量傳感器的結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型的索力傳感器的剖視圖；
[0022]圖3為本實用新型的索力傳感器的側視圖；
[0023]圖4為圖3中A部分的結構放大圖；
[0024]圖5為本實用新型的磁電傳感單元的誘導電壓與拉力的線性擬合圖；
[0025]圖6為本實用新型的磁電傳感單元的誘導電壓與拉力的線性圖。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0027]實施例一:如圖1?4所示，一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，包括殼體1、套設在鋼纜索2上的線圈骨架3和激勵線圈4，激勵線圈4由銅線在線圈骨架3的外側壁上繞制而成，線圈骨架3的外側壁上設置有矩形凹槽31，矩形凹槽31位于線圈骨架3的軸向F中部，矩形凹槽31內安裝有具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元5，磁電傳感單元5為長方體結構，磁電傳感單元5的磁化方向與線圈骨架3的軸向平行，磁電傳感單元5的上端面不超出矩形凹槽31，磁電傳感單元5的長邊與線圈骨架3的軸向平行，沿線圈骨架3的軸向磁電傳感單元5的兩端51和52與矩形凹槽31的兩端311和312各具有一段距離且兩者相等，該段距離L2不小于磁電傳感單元5的長邊長度LI的四分之一。
[0028]本實施例中，磁電傳感單元5包括從上到下排列的第一磁致伸縮層53、壓電晶體層54和第二磁致伸縮層55,第一磁致伸縮53的下表面與壓電晶體層54的上表面粘結固定，壓電晶體層54的下表面和第二磁致伸縮層55的上表面粘結固定，壓電晶體層54的上表面固定粘結有延伸到壓電晶體層54 —側的第一電極56,壓電晶體層54的下表面固定粘結有延伸到壓電晶體層54另一側的第二電極57，第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的磁化方向M與線圈骨架3的軸向F平行，壓電晶體層54的電極方向P垂直于線圈骨架3的軸向，第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的外形大小相同,第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55兩者的體積之和占第一磁致伸縮層53、壓電晶體層54和第二磁致伸縮層55三者的體積之和的60%。第一電極56和第二電極57均為紫銅片。
[0029]本實施例中，第一磁致伸縮層53的下表面與壓電晶體層54的上表面通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，壓電晶體層54的下表面和第二磁致伸縮層55的上表面也通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，環(huán)氧樹脂粘結劑的厚度為0.1mm?0.2mm,壓電晶體層54的上表面和第一電極56通過導電銀膠粘結，壓電晶體層54的下表面和第二電極57通過導電銀膠粘結，導電銀膠的厚度為0.1mm。
[0030]本實施例中，第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的材料為湖南稀土金屬材料研究院研制的Terfenol-D磁致伸縮材料(Tb0.28Dy0.72Fe2)，壓電晶體層54的材料為上海聯(lián)能科技有限公司生產的PMN-PT壓電晶體(Pb (Mgl/3Nb2/303) _PbTi03)。環(huán)氧樹脂粘結劑由A型環(huán)氧樹脂膠和B型環(huán)氧樹脂膠按1:1的質量比均勻混合而成。
[0031]本實施例中，磁電傳感單元5是以第一磁致伸縮層53、壓電晶體層54和第二磁致伸縮層55為基體制備的磁電復合材料累產品，磁電傳感單元5可采用該【技術領域】中的常規(guī)技術制備。
[0032]實施例二:本實施例與實施例一基本相同，區(qū)別僅在于本實施例中第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的體積之和占第一磁致伸縮層53、壓電晶體層54和第二磁致伸縮層55三者的體積之和的76%。
[0033]實施例三:如圖1?4所示，一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，包括殼體1，套設在鋼纜索2上的線圈骨架3和激勵線圈4，激勵線圈4由銅線在線圈骨架3的外側壁上繞制而成，線圈骨架3的外側壁上設置有矩形凹槽31，矩形凹槽31位于線圈骨架3的軸向F中部，矩形凹槽31內安裝有具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元5，磁電傳感單元5為長方體結構，磁電傳感單元5的磁化方向與線圈骨架3的軸向平行，磁電傳感單元5的上端面不超出矩形凹槽31，磁電傳感單元5的長邊與線圈骨架3的軸向平行，沿線圈骨架3的軸向磁電傳感單元5的兩端51和52與矩形凹槽31的兩端311和312各具有一段距離且兩者相等，該段距離L2不小于磁電傳感單元的長邊長度LI的四分之一。
[0034]本實施例中，磁電傳感單元5包括從上到下排列的第一磁致伸縮層53、壓電晶體層54和第二磁致伸縮層55,第一磁致伸縮53的下表面與壓電晶體層54的上表面粘結固定，壓電晶體層54的下表面和第二磁致伸縮層55的上表面粘結固定，壓電晶體層54的上表面固定粘結有延伸到壓電晶體層54 —側的第一電極56,壓電晶體層54的下表面固定粘結有延伸到壓電晶體層54另一側的第二電極57，第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的磁化方向M與線圈骨架3的軸向F平行，壓電晶體層54的電極方向P垂直于線圈骨架3的軸向，第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的外形大小相同,第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55兩者的體積之和占第一磁致伸縮層53、壓電晶體層54和第二磁致伸縮層55三者的體積之和的80%。第一電極56和第二電極57均為紫銅片。
[0035]本實施例中，第一磁致伸縮層53的下表面與壓電晶體層54的上表面通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，壓電晶體層54的下表面和第二磁致伸縮層55的上表面也通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，環(huán)氧樹脂粘結劑的厚度為0.1mm?0.2mm,壓電晶體層54的上表面和第一電極56通過導電銀膠粘結，壓電晶體層54的下表面和第二電極57通過導電銀膠粘結，導電銀膠的厚度為0.2mm。
[0036]本實施例中，第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的材料為湖南稀土金屬材料研究院研制的Terfenol-D磁致伸縮材料(Tba28Dya 72Fe2)，壓電晶體層54的材料為上海聯(lián)能科技有限公司生產的PMN-PT壓電晶體(Pb (Mgl73Nb273O3) -PbTi03)。環(huán)氧樹脂粘結劑由A型環(huán)氧樹脂膠和B型環(huán)氧樹脂膠按1:1的質量比均勻混合而成。
[0037]本實施例中，磁電傳感單元5是以第一磁致伸縮層53、壓電晶體層54和第二磁致伸縮層55為基體制備的磁電復合材料累產品，磁電傳感單元5可采用該【技術領域】中的常規(guī)技術制備。
[0038]實施例四:本實施例與實施例三基本相同，區(qū)別僅在于本實施例中第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的體積之和占第一磁致伸縮層53、壓電晶體層54和第二磁致伸縮層55三者的體積之和的76%。
[0039]實施例五:本實施例在實施例一至實施例四的基礎上，第一電極56和第二電極57從矩形凹槽31內伸出后分別緊貼矩形凹槽31兩側的線圈骨架3的外側壁延伸后伸出殼體I夕卜，激勵線圈4的銅線繞在第一電極和第二電極上，磁電傳感單元5懸空設置在矩形凹槽31內且與矩形凹槽31的內側面均不接觸。
[0040]在實驗室對本實用新型的索力傳感器進行測試，本試驗中選用直徑為12mm的鋼纜索作為被測研究對象。索力傳感器中，激勵線圈匝數(shù)N=750，激勵電流I=1A，交流電流頻率為100Hz，驅動磁場強度Ha。( 15kA/m。第一磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的材料為湖南稀土金屬材料研究院研制的Terfeno1-D磁致伸縮材料(Tba28Dy0.72Fe2),壓電晶體層54的材料為上海聯(lián)能科技有限公司生產的PMN-PT壓電晶體(Pb (Mg1/3Nb2/303)-PbT13X環(huán)氧樹脂粘結劑由A型環(huán)氧樹脂膠和B型環(huán)氧樹脂膠按1:1的質量比均勻混合而成。磁致伸縮層53和第二磁致伸縮層55的尺寸為12mm(長度)X6mm (寬度)Χ0.8mm (高度)，壓電晶體層54的尺寸為12mm (長度)X6mm(寬度)X Imm (高度)。線圈骨架和外殼(圓筒形)的各部分的尺寸見表I。
[0041]表I線圈骨架和外殼各部分尺寸
[0042]
參數(shù)名稱線圈骨架外殼
[0043]
內徑-- 外徑D1高度b 外徑D2 長度a 厚度d2-a
2
設計值(mm) 11.5 56 1°66805
[0044]在拉力試驗機上做拉力試驗，加力范圍為0_20kN，室溫為20°C，數(shù)據(jù)采集設備為寧波杉工結構監(jiān)測與控制工程中心有限公司生產的動態(tài)信號處理系統(tǒng)，具體測試的數(shù)據(jù)見表2。
[0045]表2磁電傳感單元的誘導電壓與拉力的記錄表
[0046]拉力(kN)次數(shù)和測試值(mv)平均值重復性誤
--^^^^- (ηιν) 差(%)
12345
O217.605217.729217。611217.230217.617271.6180.46
2219.036219.125219.115219.126219.135219.1080.09
4221.336221.346221.416221.312221.278221.3380.13
6224.521224.503224.713224.548224.677224.5920.19
8226.993226.846226.796226.967226.783226.8970.24
10228.224228, 174228.215228,234228.246228.214O U
12230.293Ζ?Ο 512230.533230.276230.507230.4260.23
14232.721232.857232.769231.801232.759232,782O P.16235.954235.978235.967235.945235.957235.9660.06
18238.387238.352238.399238.366238.397238,381O 04
20239.529?9 411239.416?9 bl3239.462239.4720.12
[0047]從表2可以看出，該索力傳感器的輸出電壓與拉力的線性關系很好，第一次擬合的相關系數(shù)r=0.99661，線性表達式為y=l.12182*x+217.24545，五次實驗的線性相關系數(shù)分別為0.99661,0.99765,0.99786,0.9964,0.9972。其中，磁電傳感單元的誘導電壓與拉力的線性擬合圖如圖5所示，磁電傳感單元的誘導電壓與拉力的線性圖如圖6所示。通過上述實驗可知，試驗的重復性誤差優(yōu)于0.5%,該索力傳感器具有很高的精度。
【權利要求】
1.一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，包括殼體，套設在鋼纜索上的線圈骨架和激勵線圈，所述的激勵線圈由銅線在所述的線圈骨架的外側壁上繞制而成，其特征在于所述的線圈骨架的外側壁上設置有矩形凹槽，所述的矩形凹槽位于所述的線圈骨架的軸向中部，所述的矩形凹槽內安裝有具有磁致伸縮性能的磁電傳感單元，所述的磁電傳感單元為長方體結構，所述的磁電傳感單元的磁化方向與所述的線圈骨架的軸向平行，所述的磁電傳感單元的上端面不超出所述的矩形凹槽，所述的磁電傳感單元的長邊與所述的線圈骨架的軸向平行，沿所述的線圈骨架的軸向所述的磁電傳感單元的兩端與所述的矩形凹槽的兩端各具有一段距離且兩者相等，該段距離不小于所述的磁電傳感單元的長邊長度的四分之一。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，其特征在于所述的磁電傳感單元包括從上到下排列的第一磁致伸縮層、壓電晶體層和第二磁致伸縮層，所述的第一磁致伸縮層的下表面與所述的壓電晶體層的上表面粘結固定，所述的壓電晶體層的下表面和所述的第二磁致伸縮層的上表面粘結固定，所述的壓電晶體層的上表面固定粘結有延伸到壓電晶體層一側的第一電極，所述的壓電晶體層的下表面固定粘結有延伸到壓電晶體層另一側的第二電極，所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的磁化方向與所述的線圈骨架的軸向平行，所述的壓電晶體層的電極方向垂直于所述的線圈骨架的軸向，所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的外形大小相同，所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的體積之和占所述的磁電傳感單元的總體積的60%?80%。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，其特征在于所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的體積之和占所述的磁電傳感單元的總體積的76%。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，其特征在于所述的第一電極和所述的第二電極從所述的矩形凹槽內伸出后分別緊貼所述的矩形凹槽兩側的線圈骨架的外側壁延伸后伸出所述的殼體外，所述的激勵線圈的銅線繞在所述的第一電極和所述的第二電極上，所述的磁電傳感單元懸空設置在所述的矩形凹槽內且與所述的矩形凹槽的內側面均不接觸。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，其特征在于所述的第一磁致伸縮層的下表面與所述的壓電晶體層的上表面通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，所述的壓電晶體層的下表面和所述的第二磁致伸縮層的上表面也通過環(huán)氧樹脂粘結劑粘結固定，所述的環(huán)氧樹脂粘結劑的厚度為0.1mm?0.2mm，所述的壓電晶體層的上表面和所述的第一電極通過導電銀膠粘結，所述的壓電晶體層的下表面和所述的第二電極通過導電銀膠粘結，所述的導電銀膠的厚度為0.1mm?0.2mm。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂粘結劑由A型環(huán)氧樹脂膠和B型環(huán)氧樹脂膠按1:1的質量比均勻混合而成。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，其特征在于所述的第一磁致伸縮層和所述的第二磁致伸縮層的材料為Terfenol-D磁致伸縮材料，所述的壓電晶體層的材料為PMN-PT壓電晶體。
8.根據(jù)權利要求2所述的一種應用于健康監(jiān)測的索力傳感器，其特征在于所述的第一電極和所述的第二電極均為紫銅片。
【文檔編號】G01L1/12GK203929290SQ201420260410
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權日:2014年5月20日
【發(fā)明者】馮志敏, 李宏偉, 邵磊, 胡海剛, 李秋勝, 李玲, 張剛, 陳郭, 趙洪洋, 汪明 申請人:寧波大學, 寧波杉工結構監(jiān)測與控制工程中心有限公司