專利名稱：壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器及其壓磁應(yīng)變儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器及其壓磁應(yīng)變儀，屬于鋼筋混凝土工程結(jié)構(gòu)應(yīng)變和應(yīng)力的電測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混凝土和鋼筋應(yīng)變(應(yīng)力)測量是所有大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測或安全評 估必須進(jìn)行的檢測項目。目前國內(nèi)外最普遍的方法是電阻應(yīng)變測量法，即在混凝土表面貼 電阻應(yīng)變片，或用電阻應(yīng)變片制成的測量元件埋入混凝土中來進(jìn)行應(yīng)變測量，再根據(jù)混凝 土的彈性模量算出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力。這種方法的最大問題是溫度、濕度、水潮……等環(huán)境因素 對測量結(jié)果的巨大影響，特別是對量值較小的拉應(yīng)變測量造成不能容忍的測量誤差。近年 來隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，使光纖傳感器在本領(lǐng)域里得到越來越多的研究和應(yīng)用。中國專利 CN100449261C公開的“可更換的埋入式光纖應(yīng)變傳感器”、CN1869582A公開的“光纖光柵增 減敏應(yīng)變傳感器設(shè)計方法與制作工藝”就是一組典型的實例。這些專利雖然對其原理和結(jié) 構(gòu)都有詳盡的論述。但未能提供靈敏度和測量精度以及使用效果等重要的數(shù)據(jù)，其可靠性 和實用性尚不可知。影響光纖傳感器的因素較多，傳感器和檢測設(shè)備昂貴，因此急需研發(fā)新 的更可靠的傳感器及相應(yīng)的檢測設(shè)備和檢測技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳 感器及其壓磁應(yīng)變儀，其特點是采用壓磁渦耗效應(yīng)為傳感機(jī)制研制成功的，用于表面應(yīng)變、 內(nèi)應(yīng)變和鋼筋應(yīng)變測量的壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器及其壓磁應(yīng)變儀，該傳感器設(shè) 計了雙彈性自由端組合懸臂梁或懸臂曲梁的力學(xué)模型和變形結(jié)構(gòu)；應(yīng)用了整體加工和錐孔 連接的無間隙連接技術(shù)以及分量分離的信號處理方法。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)在一個鐵磁體和一個通電線圈組成的磁路中，鐵磁體受力產(chǎn)生的機(jī) 械變形所引起的導(dǎo)磁率變化，不僅能改變線圈的電感及其阻抗，而且更能顯著地改變鐵磁 體的渦流損耗(渦耗)特性。由于人們已經(jīng)把前者稱為“壓磁效應(yīng)”，所以為示區(qū)別，發(fā)明者 把后者稱為“壓磁渦耗效應(yīng)”。初步研究表明，后者的靈敏度比前者高得多，幾乎是前者的 3 5倍(識鐵磁體種類而定)。雖然限于條件，本發(fā)明還沒有弄清壓磁渦耗效應(yīng)的微觀機(jī) 制，但大量的宏觀試驗和分析證明了它的客觀存在，并且將在非電量測量領(lǐng)域里開辟了一 條全新的途徑。本發(fā)明以壓磁渦耗效應(yīng)為傳感機(jī)制研制而成的壓磁渦耗式應(yīng)變傳感器，與現(xiàn)有的 以壓磁效應(yīng)為傳感機(jī)制的壓磁式傳感器相比不僅具有許多更優(yōu)越的技術(shù)性能，而且從本質(zhì) 上是完全不同的?，F(xiàn)有的壓磁式傳感器利用鐵磁材料機(jī)械變形產(chǎn)生的電感變化，不僅沒有 認(rèn)識到壓磁渦耗效應(yīng)的極大效益，而且常常采用疊層鐵芯等措施把渦耗作為一個負(fù)面因素 來處理。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)
壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器包括鐵磁體、與鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂梁、鐵氧體線圈、錐孔與錐體配合連接的鐵磁體腳標(biāo)、定位孔、制動螺釘 和出線電纜插頭，鐵氧體線圈是用環(huán)氧樹脂粘接在鐵磁體的框架上，并位于懸臂梁固端的 中心線上，保持線圈鐵芯與懸臂梁表面之間的間隙為0. 1 0. 15mm。雙彈性自由端組合懸臂梁為兩根一端固定，一端帶有半圓形、U形或S形彈性自由 端的組合懸臂梁。應(yīng)變傳感器包括鐵磁體、與鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂曲 梁、鐵氧體線圈、端頭、出線電纜插頭、帶有環(huán)糟的鋁合金外殼和環(huán)氧密封。鐵氧體線圈是用 環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)在鐵磁體的框架上，并位于懸臂曲梁固端的直段中心線上，保持線圈鐵芯 與曲梁表面之間的間隙為0. 1 0. 15mm，帶有環(huán)槽的鋁合金外殼和雙彈性自由端組合懸臂 曲梁構(gòu)成了 一種外承式傳感器結(jié)構(gòu)。雙彈性自由端組合懸臂曲梁為兩根一端固定，一端帶有半圓形、U形或S型彈性自 由端的組合懸梁曲梁。應(yīng)變傳感器包括鐵磁體、與鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂曲 梁、鐵氧體線圈、橡膠密封圈、基腳螺釘、鋁合金外殼、硅橡膠密封隔離層、出線電纜插頭和 端蓋。鐵氧體線圈是用環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)在鐵磁體的框架上，并位于懸臂曲梁固端的直段中 心線上，保持線圈鐵芯與曲梁表面之間的間隙為0. 1 0. 15mm。雙彈性自由端組合懸臂曲梁為兩根一端固定，一端帶有半圓形、U形或S形彈性自 由端的組合懸臂曲梁。壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器的壓磁應(yīng)變儀依次由標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器、預(yù)調(diào) 平衡電路、傳感器測量電路、放大器電路、相干檢波器電路、A/D轉(zhuǎn)換器電路和輸出顯示器電 路連接構(gòu)成。為了使傳感器具有優(yōu)良的力學(xué)性能和實現(xiàn)壓磁渦耗效應(yīng)的變形結(jié)構(gòu)，本發(fā)明設(shè)計 了一種“雙彈性自由端組合懸臂梁”的力學(xué)模型和相應(yīng)的變形結(jié)構(gòu)，使雙梁等同于兩根真實 的懸臂梁，既能實現(xiàn)諧調(diào)變形而不產(chǎn)生任何附加位移，又能提供差動變形的半橋互補(bǔ)償機(jī) 制。在設(shè)計混凝土內(nèi)埋應(yīng)變傳感器和鋼筋應(yīng)變傳感器時，為了減小結(jié)構(gòu)尺寸，本發(fā)明又設(shè)計 了 “雙彈性自由端組合懸臂曲梁”更好地滿足了內(nèi)應(yīng)變和鋼筋應(yīng)變測量技術(shù)要求。由于傳感器工作時，壓磁效應(yīng)和壓磁渦耗效應(yīng)同時產(chǎn)生，測量橋路的輸出信號中， 包含了兩種效應(yīng)的信號分量，而且分別集中在輸出信號的虛部和實部。為此本發(fā)明采用了 “分量分離”的措施把它們分離并分別處理，最后采用實部的壓磁渦耗效應(yīng)信號分量作為傳 感器的輸出，從而基本上消除了壓磁效應(yīng)的影響。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本發(fā)明設(shè)計了“標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器”，采用單片機(jī)控制的 精密D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的階梯波來逼近標(biāo)準(zhǔn)正弦波的方法，給出了一個高精度、高穩(wěn)定的交 流電源作為測量橋的橋源。本發(fā)明設(shè)計了外承式混凝土內(nèi)埋應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)，其測點應(yīng)變由內(nèi)設(shè)壓磁渦耗式 應(yīng)變傳感器測定，但其應(yīng)力由鋁合金外殼來承受。根據(jù)變形諧調(diào)條件，外殼的應(yīng)變和混凝土 的應(yīng)變是相同的，因此我們不需混凝土的彈性模量，只需鋁合金彈性模量(可事前精確測 定的常量)就可直接折算出混凝土的應(yīng)力，從而消除了混凝土彈性模量帶來的測量誤差以 及標(biāo)定和運(yùn)行狀態(tài)不同帶來的差異。另外考慮到混凝土的非均勻性，本發(fā)明設(shè)計傳感器的測量標(biāo)距為12cm，基本上是混凝土平均骨料粒徑的2 3倍，這不僅克服了骨料分布不均的 缺陷，而且拉壓應(yīng)力均可測定。為了有效地隔離鋼筋與混凝土的變形和保護(hù)傳感器不受混凝土澆注時的機(jī)械損 傷，在設(shè)計鋼筋應(yīng)變傳感器時，采用了鋁合金外殼和硅橡膠隔離層。由于硅橡膠材質(zhì)細(xì)密、 彈性模量低、彈性變形大，幾乎完全不會約束強(qiáng)勁的鋼筋變形，從而達(dá)到有效隔離的目的。 考慮到混凝土及鋼筋斷面的不均勻性及安裝件的影響，我們設(shè)定鋼筋應(yīng)變傳感器的測量標(biāo) 距為10cm。性能測試1、線性測量范圍位移0. 00005 0. Imm應(yīng)變 0. 4 1000 μ ε2、測量誤差不超過2%3、傳感器靈敏系數(shù)標(biāo)距 IOcm 12cm 14cm靈敏系數(shù) 96 116 1354、應(yīng)變儀靈敏系數(shù)50、100、150、2005、分辨率位移 0. 00005mm6、穩(wěn)定性8小時零點漂移一0以上性能可根據(jù)不同的測量要求作適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，比如適當(dāng)降低靈敏度可大幅擴(kuò)展 線性測量范圍。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明傳感器具有極高的靈敏度。其靈敏系數(shù)幾乎是電阻應(yīng)變片的70倍，是壓 磁傳感器的3 5倍。如有必要，其值還可以成倍地提高。2、本發(fā)明具有極好的穩(wěn)定性和可靠性。在連續(xù)工作8小時的情況下，其零點漂移 幾乎為“0”。特別適合于結(jié)構(gòu)的長期觀測。3、渦流損耗是純電阻性質(zhì)的阻抗，測量橋的輸出具有很好的線性，使本發(fā)明的線 性得到進(jìn)一步的擴(kuò)展和提升。4、雙彈性自由端組合懸臂梁(含懸臂曲梁)以及無間隙錐孔連接和定位粘結(jié)等安 裝措施，保證了傳感器運(yùn)行中不產(chǎn)生任何附加位移，從而極大地提高了測量精度。5、分量分離措施把壓磁效應(yīng)和壓磁渦耗效應(yīng)兩種分量分離并分別處理，基本上消 除了壓磁效應(yīng)的影響，建立起了單一的壓磁渦耗效應(yīng)分量和被測量的直接關(guān)系。6、高精度高穩(wěn)定的交流橋源保證了壓磁應(yīng)變儀的高穩(wěn)定性，只要靈敏系數(shù)測選得 當(dāng)，其現(xiàn)場測量誤差一般不會超過5 %。7、外承式混凝土內(nèi)埋應(yīng)變計測得應(yīng)變后，不需混凝土彈性模量就能直接折算出混 凝土應(yīng)力。8、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、使用方便。特別是表面應(yīng)變傳感器還是裝卸式的長期使用的工具型傳感器，每支都可長期反復(fù)裝卸重復(fù)使用，大幅度減少檢測成本。


圖1為壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器之一圖2為圖1的俯視圖
1.鐵磁體，2.雙彈性自由端組合懸臂梁，3.鐵氧體線圈，4.錐孔與錐體配合連接鐵磁體的腳標(biāo)，5.定位孔，6.制動螺釘，7.出線電纜插頭。圖3為壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器之二1.鐵磁體，2.雙彈性自由端組合懸臂曲梁，3.鐵氧體線圈，4.端頭(帶標(biāo)定及埋 設(shè)用螺孔)，5.出線電纜，6.帶有環(huán)槽的鋁合金外殼，7.環(huán)氧密封圖4為應(yīng)變傳感器之二埋設(shè)示意圖1.應(yīng)變傳感器，2.連接桿，3.構(gòu)造鋼筋，4.焊接點圖5為壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器之三1.鐵磁體，2.雙彈性自由端組合懸臂曲梁，3.鐵氧體線圈，4.橡膠密封圈，5.基腳 螺釘，6.鋁合金防護(hù)外殼，7.硅橡膠密封隔離層，8.出線電纜，9.端蓋圖6為應(yīng)變傳感器之三安裝示意圖1.應(yīng)變傳感器，2.鋼筋，3.定位卡，4.調(diào)節(jié)螺釘，5.焊接點，6.環(huán)氧膠合層圖7為壓磁應(yīng)變儀基本單元框圖1.標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)明器，2.預(yù)調(diào)平衡電路，3.傳感器測量電路，4.放大器電路，5.相 干檢波電路，6. A/D轉(zhuǎn)換電路，7.輸出顯示圖8為壓磁應(yīng)變儀測量電路9為壓磁應(yīng)變儀電路圖
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實施例只用于 對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員 可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實施例壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器之一如圖1所示，該應(yīng)變傳感器包括鐵磁體1、 與鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂梁2、鐵氧體線圈3、錐孔與錐體配合連 接的鐵磁體腳標(biāo)4、定位孔5、制動螺釘6和出線電纜插頭7。其中，雙彈性自由端組合懸臂 梁為兩根一端固定，一端帶有半圓形、U形或S形彈性自由端的組合懸臂梁。組裝時，首先 將鐵氧體線圈3用環(huán)氧樹脂粘接在鐵磁體的框架上，并位于懸臂梁固端的中心線上，保持 線圈鐵芯與懸臂梁表面之間的間隙為0. 1 0. 15mm，然后將腳標(biāo)、制動螺釘以及出線電纜 及插頭部件裝上即可。測量時，用環(huán)氧樹脂膠把傳感器腳標(biāo)粘結(jié)在事先處理好的測點表面 上，并通過定位孔用木螺釘擰入事前在定位孔下面預(yù)埋的塑料膨脹螺釘中將傳感器臨時固 定。待環(huán)氧膠完全固化后，取出臨時固定木螺釘、松開制動螺釘、接好應(yīng)變儀就可進(jìn)行測試。壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器之二如圖2所示，該應(yīng)變傳感器包括鐵磁體1、 與鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂曲梁2、鐵氧體線圈3、端頭4、出線電纜 插頭5、和帶有環(huán)糟的鋁合金外殼6、環(huán)氧密封7、組裝時，將鐵氧體線圈3用環(huán)氧樹脂膠粘 結(jié)在鐵磁體的框架上，并位于懸臂曲梁固端的直段中心線上，保持線圈鐵芯與曲梁表面之 間的間隙為0. 1 0. 15mm,帶有環(huán)槽的鋁合外殼6和雙彈性自由端組合懸臂曲梁2構(gòu)成了 一種外承式傳感器結(jié)構(gòu)。其中，雙彈性自由端組合懸臂曲梁為兩根一端固定，一端帶有半圓 形、U形或S形彈性自由端的組合懸臂曲梁。最后按圖所示，把其余部件分別裝在鐵磁體上，構(gòu)成一個完整的外承式混凝土應(yīng)變傳感器。測量時，如圖三所示，將連接桿帶有螺紋的一端 擰進(jìn)傳感器的端頭，另一端焊接在測點附近的構(gòu)造鋼筋上，把傳感器支撐在測點的待測應(yīng) 變方向上。如測定平面應(yīng)力或三向應(yīng)力狀態(tài)，可如法布置成應(yīng)變花。在混凝土澆注到結(jié)構(gòu)安 裝運(yùn)行的全過程中都可進(jìn)行應(yīng)變測量。這種外承式結(jié)構(gòu)傳感器測出混凝土應(yīng)變后，不需混 凝土的彈性模量，只需利用混凝土和承載外殼的變形諧調(diào)條件就可折算出混凝土的應(yīng)力。壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器之三如圖4所示，該應(yīng)變傳感器包括鐵磁體1、 與鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂曲梁2、鐵氧體線圈3、橡膠密封圈4、基 腳螺釘5、鋁合金外殼6、硅橡膠密封隔離層7、出線電纜插頭8和端蓋9，其中，雙彈性自由 端組合懸臂曲梁為兩根一端固定，一端帶有半圓形、U形或S形彈性自由端的組合懸臂曲 梁。組裝時，將鐵氧體線圈3用環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)在鐵磁體的框架上，并位于懸臂曲梁固端的 直段中心線上，保持線圈鐵芯與曲梁表面之間的間隙為 0. 1 0. 15mm。然后將其余部件裝 在鐵磁體上，并用硅橡膠密封隔離構(gòu)成一個完整的鋼筋應(yīng)變傳感器。測量時首先將事前根 據(jù)待測鋼筋尺寸加工好的定位卡焊接在被測鋼筋上，如圖5所示，其中心間距正好是該傳 感器標(biāo)距10cm。然后將傳感器基腳螺釘自由地(不受約束)放入其直徑稍大的卡孔中，借 助應(yīng)變儀的指示調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘，在保證傳感器“零點，，不變的條件下，鎖緊調(diào)節(jié)螺釘并澆入 環(huán)氧膠封死，待24小時，環(huán)氧膠固化后，就可澆注混凝土，開始測試。壓磁應(yīng)變儀的框圖如圖6所示該壓磁應(yīng)變儀依次由標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器1、預(yù)調(diào)平 衡電路2、傳感器及測量電路3、放大器電路4、相干檢波器電路5、A/D轉(zhuǎn)換器電路6和輸出 顯示器電路7連接構(gòu)成。傳感器測量電路如圖7所示，測量電路是由安裝在傳感器雙梁外側(cè)或內(nèi)側(cè)固端的 兩個鐵氧體磁芯線圈和雙梁鐵磁體組成的半橋互補(bǔ)償電路，該電路由銅耗電阻R1、渦耗電 阻R2和線圈電感L2組成的外半橋，通過A、B、C三點與應(yīng)變儀內(nèi)兩組預(yù)調(diào)電阻R3、R4組成的 內(nèi)半橋連接構(gòu)成。預(yù)調(diào)平衡電路2由電阻粗調(diào)R2tl R29，電感粗調(diào)L2,電阻細(xì)調(diào)W3和電感細(xì)調(diào)W2,組 成，并以D點為中心與橋路電源端A、C連接，通過調(diào)節(jié)使傳感器未工作時，測量橋處于平衡 狀態(tài)，電橋輸出為零。標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器1采用單片機(jī)89C51控制的精密D/A轉(zhuǎn)換器0832產(chǎn)生的階梯 波來逼近標(biāo)準(zhǔn)正弦波的方法，給出一個高精度高穩(wěn)定的交流電源，0832的輸出經(jīng)一級RC濾 波，一級LC濾波和功率放大后向測量電路提供2KH2，IV的電源，從測量電路A、C端引入。放大器電路4由放大倍數(shù)受靈敏系數(shù)開關(guān)K3控制的由兩個LF356組成的正反相 放大器構(gòu)成。測量電路的輸出徑LC濾波器將其非線性產(chǎn)生的諧波成分減少后送入放大器 放大。相干檢波電路由單片機(jī)89C51控制的多路開關(guān)4052構(gòu)成。由放大器放大后產(chǎn)生 的正反兩路信號同時送入相干檢波器電路完成檢波和分量分離。把集中于實部的壓磁渦耗 效應(yīng)信號分量和集中于虛部的壓磁效應(yīng)信號分量分離出來。為保證電路的電氣隔離，89C51 的控制信號不是直接，而是通過7406驅(qū)動的光電耦合器4N28接入相干檢波電路。A/D轉(zhuǎn)換器電路6由7135雙積分A/D構(gòu)成。經(jīng)分離后的任意分量的直流電壓，均 可通過面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇并送入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將-2V+2V的直流電壓變 成-19999 +19999的四位半數(shù)字結(jié)果。
輸出顯示器電路7由7135、1413、4511和LED器件構(gòu)成。它利用7135的掃描功能，通過1413和4511驅(qū)動，對6個LED數(shù)碼管進(jìn)行掃描，在面板上顯示四位半數(shù)字加一個符號 的結(jié)果數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行時，各種傳感器的控制標(biāo)距的腳標(biāo)、端頭和基腳螺釘?shù)妊b置是和被測物 體(混凝土表面、內(nèi)部或鋼筋)緊密結(jié)合在一起的。當(dāng)結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生應(yīng)力時，傳感 器標(biāo)距就會改變并產(chǎn)生位移，從而帶動雙懸臂梁(含曲梁)，使其裝有電感線圈的部位出現(xiàn) 大小相等符號(拉壓)相反的機(jī)械變形。此時在線圈和鐵磁體構(gòu)成的磁回路中，壓磁渦耗 效應(yīng)和壓磁效應(yīng)同時產(chǎn)生，其信號經(jīng)測量橋路輸出，再經(jīng)應(yīng)變儀分離后，得到純壓磁渦耗效 應(yīng)信號分量輸出，從而建立起被測位移和應(yīng)變儀測量讀數(shù)的線性關(guān)系，再經(jīng)標(biāo)定和計算就 得被測結(jié)構(gòu)各部位的應(yīng)變和應(yīng)力，達(dá)到結(jié)構(gòu)檢測的最終目的。
權(quán)利要求
壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器，其特征在于該應(yīng)變傳感器包括鐵磁體(1)、與鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂梁(2)、鐵氧體線圈(3)、錐孔與錐體配合連接的鐵磁體腳標(biāo)(4)、定位孔(5)、制動螺釘(6)和出線電纜插頭(7)，鐵氧體線圈(3)是用環(huán)氧樹脂粘接在鐵磁體的框架上，并位于懸臂梁固端的中心線上，保持線圈鐵芯與懸臂梁表面之間的間隙為0.1～0.15mm。
2.如權(quán)利要求1所述壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器，其特征在于雙彈性自由端組 合懸臂梁(2)為兩根一端固定，一端帶有半圓形、U形或S形彈性自由端的組合懸臂梁。
3.壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器，其特征在于該應(yīng)變傳感器包括鐵磁體(1)、與 鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂曲梁(2)、鐵氧體線圈(3)、端頭(4)、出線 電纜插頭(5)、帶有環(huán)糟的鋁合金外殼(6)和環(huán)氧密封(7)，鐵氧體線圈(3)是用環(huán)氧樹脂 膠粘結(jié)在鐵磁體的框架上，并位于懸臂曲梁固端的直段中心線上，保持線圈鐵芯與曲梁表 面之間的間隙為0.1 0.15mm，帶有環(huán)槽的鋁合外殼(6)和雙彈性自由端組合懸臂曲梁(2)構(gòu)成了一種外承式傳感器結(jié)構(gòu)。
4.壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器，其特征在于該應(yīng)變傳感器包括鐵磁體(1)、與 鐵磁體整體加工在一體的雙彈性自由端組合懸臂曲梁(2)、鐵氧體線圈(3)、橡膠密封圈 (4)、基腳螺釘(5)、鋁合金外殼(6)、硅橡膠密封隔離層(7)、出線電纜插頭(8)和端蓋(9)， 鐵氧體線圈(3)是用環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)在鐵磁體的框架上，并位于懸臂曲梁固端的直段中心 線上，保持線圈鐵芯與曲梁表面之間的間隙為0. 1 0. 15mm。
5.如權(quán)利要求3或4所述壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器，其特征在于雙彈性自由 端組合懸臂曲梁(2)為兩根一端固定，一端帶有半圓形、U形或S形彈性自由端的組合懸臂 曲梁。
6.如權(quán)利要求1 5之一所述壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器的壓磁應(yīng)變儀，其 特征在于該壓磁應(yīng)變儀依次由標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器(1)、預(yù)調(diào)平衡電路(2)、傳感器測量電路(3)、放大器電路(4)、相干檢波器電路(5)、A/D轉(zhuǎn)換器電路(6)和輸出顯示器電路(7)連 接構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器的壓磁應(yīng)變儀，其特征在于傳 感器測量電路(3)是由安裝在傳感器雙梁外側(cè)或內(nèi)側(cè)固端的兩個鐵氧體磁芯線圈和雙梁 鐵磁體組成的半橋互補(bǔ)償電路，該電路由銅耗電阻R1、渦耗電阻R2和線圈電感L2組成的外 半橋，通過A、B、C三點與應(yīng)變儀內(nèi)兩組預(yù)調(diào)電阻R3、R4組成的內(nèi)半橋連接構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求6所述壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器的壓磁應(yīng)變儀，其特征在于預(yù) 調(diào)平衡電路(2)由電阻粗調(diào)R2tl R29、電感粗調(diào)L2、電阻細(xì)調(diào)w3，電感細(xì)調(diào)w2，組成，并以D 點為中心與橋路電源端A、C連接，通過調(diào)節(jié)使傳感器未工作時，測量橋處于平衡狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求6所述壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器的壓磁應(yīng)變儀，其特征在于標(biāo) 準(zhǔn)正弦波發(fā)生器(1)采用單片機(jī)89C51控制的精密D/A轉(zhuǎn)換器0832產(chǎn)生的階梯波來逼近 標(biāo)準(zhǔn)正弦波的方法，給出一個高精度高穩(wěn)定的交流電源，0832的輸出經(jīng)一級RC濾波，一級 LC濾波和功率放大后向測量電路提供2KHz，IV的電源，從電路A、C端引入。
10.如權(quán)利要求6所述壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器的壓磁應(yīng)變儀，其特征在于 相干檢波電路(5)是由單片機(jī)89C51控制的多路開關(guān)4052構(gòu)成，由放大器放大后產(chǎn)生的正 反兩路信號，同時送入相干檢波器電路完成檢波和分量分離，把集中于實部的壓磁渦耗效應(yīng) 信號分量和集中于虛部的壓磁效應(yīng)信號分量分離出來，為保證電路的電氣隔離，89C51的 控制信號不是直接，而是通過7406驅(qū)動的光電耦合器4N28接入相干檢波電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器，其特點是采用壓磁渦耗效應(yīng)為傳感機(jī)制研制成功的，用于表面應(yīng)變、內(nèi)應(yīng)變和鋼筋應(yīng)變測量的壓磁渦耗式鋼筋混凝土應(yīng)變傳感器及其壓磁應(yīng)變儀，該傳感器設(shè)計了雙彈性自由端組合懸臂梁或懸臂曲梁的力學(xué)模型和變形結(jié)構(gòu)；應(yīng)用了整體加工和錐孔連接的無間隙連接技術(shù)以及分量分離的信號處理方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，它具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、測量誤差小、可靠性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、使用方便的特點和廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01B7/24GK101806577SQ20101015153
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者何思龍, 陳孟詩, 黃先應(yīng) 申請人:何思龍