專利名稱：密封式應(yīng)變計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用電測法測量機械構(gòu)件中應(yīng)變的傳感器，特別是涉及一種在高溫高壓液下測量機械構(gòu)件中應(yīng)變的傳感器。
目前，用電測法測量機械構(gòu)件的應(yīng)變時，對于在干燥環(huán)境下，常溫或高溫狀態(tài)時的靜態(tài)測量，通常采用一種稱為應(yīng)變片的敏感元件。這種應(yīng)變片有常溫應(yīng)變片和高溫應(yīng)變片，而高溫應(yīng)變片又分粘貼式和焊接式兩種。對于干燥的環(huán)境，應(yīng)變片可直接粘貼或焊接在被測試件上進行測量;而對于潮濕的情況，特別是在高溫高壓液下或有氣、液介質(zhì)沖刷時，現(xiàn)有的應(yīng)變片就不能滿足要求。這是因為應(yīng)變片的粘結(jié)劑絕緣易被破壞，或應(yīng)變片被液體或氣體沖刷而損壞。因此在上述狀態(tài)下進行應(yīng)變測量時，就需要對測點處的應(yīng)變片及測量導(dǎo)線采取嚴密結(jié)實的防護措施?，F(xiàn)有技術(shù)中的防護措施一般有兩種，一種是化學(xué)防護法，或稱“軟密封法”，此種方法是利用化學(xué)粘結(jié)劑涂在應(yīng)變片上起到防護的作用。這種方法大多適用于溫度在200℃以下的靜態(tài)應(yīng)變測量。參見《Straingaugemethodsforhydrostatictestingofprototypenuclearfuelwastedisposalcontainers》，Proceedingofthe1985SEMspringconferenceonexperimentalmechanics.另一種方法則是機械防護法，亦稱“硬密封法”，但這種方法會使被測構(gòu)件有局部剛度加強，易導(dǎo)致測點處的應(yīng)力場和溫度場的變化，從而使測量結(jié)果失真。例如內(nèi)蒙古電力試驗研究所對鍋爐汽包內(nèi)壁進行應(yīng)變測量時，采用機械式剛性防護罩結(jié)構(gòu)，即用無縫鋼管將應(yīng)變片及所測部件進行密封。由于這種結(jié)構(gòu)使得測點處的受力狀態(tài)，介質(zhì)流動狀態(tài)及溫度場均已破壞，致使測量結(jié)果失真。僅剛度加強效應(yīng)引起的測量誤碼差就有40%左右。參見《鍋爐汽包內(nèi)壁高溫應(yīng)力測量方法的研究》，內(nèi)蒙古電力試驗所，1982年。
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，美國米克羅多特公司(AILTEC)將防護結(jié)構(gòu)設(shè)計成管式，制造出一種管式焊接高溫應(yīng)變計，可直接用于高溫高壓液下的應(yīng)變測量。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。它是在外徑僅為1mm的園管內(nèi)放置應(yīng)變元件及填充氧化鎂粉。由于受管徑限制，加工工藝復(fù)雜，成品率很低。因此造價很高，給制造和應(yīng)用帶來了困難。同時，這種應(yīng)變計是將試件的變形先通過管壁傳遞到管內(nèi)的填充物，然后再傳到應(yīng)變元件。因此，傳遞應(yīng)變不是直接傳遞而是間接傳遞，所以應(yīng)變計的質(zhì)量不夠穩(wěn)定。參見《Proceedingsofthe195SEMspringconferenceonexperimentalmechanics》，P244-P251。
本發(fā)明的目的是為電測法測量機械構(gòu)件中的應(yīng)變，特別是為高溫高壓液下測量機械構(gòu)件中的應(yīng)變提供一種密封式應(yīng)變計，該應(yīng)變計不僅具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，造價低的特點，同時能直接傳遞應(yīng)變，測量精度較高。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的它主要由基板，應(yīng)變元件，防護結(jié)構(gòu)，引線管和電纜聯(lián)接裝置構(gòu)成。其特點是上述的應(yīng)變元件采用粘貼式應(yīng)變片[2]，防護結(jié)構(gòu)為蓋板式，蓋板采用不銹鋼薄片制成，粘貼式應(yīng)變片被密封在由蓋板[3]和基板[1]焊成的密封室內(nèi)，并在蓋板[3]上焊有不銹鋼引線管[4]。
對于長距離的測量，應(yīng)變片引線管[4]應(yīng)通過聯(lián)接裝置[5]與不銹鋼測量電纜聯(lián)接。對于溫度低于250℃狀態(tài)時的測量，可以加長引線管，省去聯(lián)接裝置[5]和不銹鋼測量電纜[7]，直接將應(yīng)變片引線與測量導(dǎo)線焊接后用不銹鋼鋼管穿引。
當(dāng)有介質(zhì)沖刷時，且流速在20米/秒-30米/秒時，由于液、氣的沖刷作用，導(dǎo)線管有可能產(chǎn)生微小擺動，引起虛假變形，在此種情況下，可在引線管和被測構(gòu)件[11]之間加裝穩(wěn)定罩[10]。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造的優(yōu)點，而且造價低，約為國外同類產(chǎn)品的十分之一。本發(fā)明的另一個優(yōu)點則是直接傳遞應(yīng)變，對測點處的受力狀態(tài)，介質(zhì)流動狀態(tài)及溫度場影響較小。實驗結(jié)果表明，密封式應(yīng)變計所測得的應(yīng)變值與不加蓋板和基板的應(yīng)變片所測得的應(yīng)變值相比，誤差僅為5%左右。同時，由于本發(fā)明采用了將現(xiàn)有技術(shù)中的應(yīng)變片用蓋板和基板密封起來的方法，因而不受應(yīng)變片種類的限制，故適用面廣。
附

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖及剖視圖。
附圖2為溫度在250℃以下狀態(tài)測量時，密封式應(yīng)變計的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為高溫高壓液下，且介質(zhì)流速在20米/秒-30米/秒時，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
在附圖中｛1｝-基板，｛2｝-粘貼式應(yīng)變片，｛3｝-不銹鋼蓋板，｛4｝-應(yīng)變片引線管，｛5｝-電纜聯(lián)接裝置，｛6｝-高溫絕緣材料，｛7｝-不銹鋼電纜，｛8｝-測量導(dǎo)線，｛9｝-不銹鋼管，｛10｝-穩(wěn)定罩，｛11｝-被測構(gòu)件。
下面結(jié)合附圖，詳細說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及實施本發(fā)明是將現(xiàn)有技術(shù)中的粘貼式應(yīng)變片[2]用粘結(jié)劑粘貼在不銹鋼薄片的基板[1]上，然后用同類型的不銹鋼薄片做成蓋板，將其密封。其作法是用電子束焊沿蓋板的四周與基板焊接在一起。焊接后應(yīng)進行平整及排除內(nèi)部空氣的處理。常溫測量時，應(yīng)變片選用紙基或箔基應(yīng)變片，并用常溫快干膠水粘貼;高溫測量時，選用高溫粘貼式應(yīng)變片，用高溫粘結(jié)劑粘貼。基板和蓋板厚度為0.1mm-0.2mm，基板與蓋板的尺寸依所選用的應(yīng)變片的尺寸而定。應(yīng)變片的邊緣應(yīng)離開焊縫至少1mm，基板長、寬方向的尺寸應(yīng)比蓋板長。寬方向的尺寸大4.0mm-8.0mm，應(yīng)變片引線管[4]采用不銹鋼管，其規(guī)格可選用Φ2.0-Φ5.0mm，壁厚為0.1mm-1.0mm，并與打孔后的蓋板[3]焊接在一起。聯(lián)接裝置[5]可采用規(guī)格為φ4.0mm-φ8.0mm的不銹鋼管?；迳厦娴膽?yīng)變片與蓋板之間以及引線管，聯(lián)接裝置內(nèi)均應(yīng)填充耐高溫的絕緣材料，可用氧化鎂或亞胺膜進行絕緣。
對于溫度在250℃以下狀態(tài)時的測量，其測量導(dǎo)線[8]可采用耐高溫的聚四氟乙烯包皮導(dǎo)線。
當(dāng)有介質(zhì)沖刷時，且流速在20米/秒-30米/秒時，密封式應(yīng)變計的穩(wěn)定罩[10]可用厚度為0.1mm-0.2mm的不銹鋼薄片沖壓而成，呈橢球形。穩(wěn)定罩的上部與引線管固定在一起，其下部用點焊機點焊在被測試件[11]上。
權(quán)利要求
1.一種密封式應(yīng)變計，它是由基板，應(yīng)變元件，防護結(jié)構(gòu)和電纜聯(lián)接裝置組成，其特征是應(yīng)變元件采用粘貼式應(yīng)變片[2]，防護結(jié)構(gòu)為蓋板式，蓋板[3]采用不銹鋼薄片制成，粘貼式應(yīng)變片[2]被密封在由基板[1]和蓋板[3]焊成的密封室內(nèi)，并在蓋板上面焊有不銹鋼引線管[4]。
2.按照權(quán)利要求1所述的密封式應(yīng)變計，其特征是蓋板的厚度為0.1mm-0.2mm。
3.按照權(quán)利要求2所述的密封式應(yīng)變計，其特征是引線管[4]和被測構(gòu)件[11]之間裝有穩(wěn)定罩[10]。
全文摘要
一種密封式應(yīng)變計，屬于一種用電測法測量機械構(gòu)件中應(yīng)變的傳感器，可用于測量高溫高壓液下機械構(gòu)件中的應(yīng)變。它是將現(xiàn)有技術(shù)中的粘貼式應(yīng)變片用焊接的方法密封在由不銹鋼薄片制成的基板(1)和蓋板(3)焊成的密封室內(nèi)，并在蓋板上面焊有不銹鋼引線管(4)。該發(fā)明不僅具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，適用面廣，造價低的特點，且能直接傳遞應(yīng)變，對測點處的受力狀態(tài)，介質(zhì)流動狀態(tài)及溫度場影響較小，所以測量精度較高。
文檔編號G01B7/16GK1043784SQ8810893
公開日1990年7月11日 申請日期1988年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1988年12月31日
發(fā)明者吳學(xué)安, 蔣智翔 申請人:清華大學(xué)