CN102175137A - 测量构件微小变形的引伸计 - Google Patents

Abstract

一种测量构件微小变形的引伸计，该引伸计在被测构件上固定有刚性支架梁，在刚性支架梁上带有半椭圆环形弹性元件，且半椭圆环形弹性元件上设置有应变片组和接线端子组相连接组成惠斯通电桥，这样在被测构件表面发生微小变形时，该引伸计的刚性支架梁相邻的两个端部之间的距离发生和被测构件表面微小变形大小相同的变化，引发其上的应变片组也发生相应的变形，随后同步影响到其和对应的接线端子组相连接组成惠斯通电桥中的第三接线端子以及第四接线端子所构成的惠斯通电桥的输出信号电压，由此输出信号电压便可推算出被测构件的微小变形量下的应变，这样的引伸计的精度和线性度都能完全满足大构件的微小变形的测量要求，并且结构简单安装方便。

Description

测量构件微小变形的引伸计

技术领域

本发明涉及一种引伸计，具体涉及一种测量构件微小变形的引伸计。

背景技术

引伸计已广泛应用于石油开采工程、航天航空工程、土木建筑水利工程、桥梁与道路工程以及各个工程领域内大型设备的应力应变测量，现有的应变式引伸计的弹性元件结构，主要有三种：悬臂梁结构、刚性壁弓形结构或者柔性臂弓形结构。但是，这三种类型的引伸计的精度和线性度都不能完全满足大构件的微小变形的测量要求。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种测量构件微小变形的引伸计，该引伸计在被测构件上固定有刚性支架梁，在刚性支架梁上带有半椭圆环形弹性元件，且半椭圆环形弹性元件上设置有应变片组和接线端子组相连接组成惠斯通电桥，这样在被测构件表面发生微小变形时，该引伸计的刚性支架梁相邻的两个端部之间的距离发生和被测构件表面微小变形大小相同的变化，这样引发其上的应变片组也发生相应的形变，随后同步影响到其和对应的接线端子组相连接组成惠斯通电桥中的第三接线端子以及第四接线端子所构成的惠斯通电桥的输出信号电压，由此输出信号电压便可得到被测构件的应变，这样的引伸计的精度和线性度都能完全满足大构件的微小变形的测量要求，并且结构简单安装方便。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种测量大构件微小变形的引伸计，在被测构件1上固定有两根左右对称的刚性支架梁2，该两根刚性支架梁2相邻的两个端部分别被半椭圆环形弹性元件4的两个端部的竖直延伸部分5嵌入而连接，半椭圆环形弹性元件4上设置有应变片组和对应的接线端子组3相连接组成惠斯通电桥。

所述的引伸计通过下列公式得到被测构件1微小变形下的应变：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\ΔL}}{L}=\frac{\mathrm{\Δl}}{L}=\mathrm{AU}$

其中ε是被测构件待测应变，ΔL是被测构件1的待测微小变形，L是被测构件1的被测部分长度，Δl刚性支架梁2相邻的两个端部之间的距离变化，A是标定系数，U是惠斯通电桥的输出信号电压。

所述的应变片组含有第一应变片8、第二应变片9、第三应变片10和第四应变片11，第一应变片8和第二应变片9设置在半椭圆环形弹性元件4的顶部上表面6上，而第三应变片10和第四应变片11设置在半椭圆环形弹性元件4的顶部下表面7上。

所述的接线端子组3包括与供电正极相连接的第一接线端子12、与供电负极相连接的第二接线端子13、第三接线端子14以及第四接线端子15，所述的第一接线端子12和第三接线端子14同第一应变片8相连接，第一接线端子12还和第四应变片11相连接，第四应变片11和第四接线端子15相连接，第二接线端子13和第四接线端子15同第二应变片9相连接，第二接线端子13和第三接线端子14同第三应变片10相连接，所述的第三接线端子14以及第四接线端子15的电压输出构成惠斯通电桥的输出信号电压。

本发明的目的在于提供一种测量构件微小变形的引伸计，通过被测构件1表面发生微小变形时，该引伸计的刚性支架梁相邻的两个端部之间的距离发生和被测构件表面微小变形大小相同的变化，这样引发第一应变片8、第二应变片9、第三应变片10和第四应变片11也发生相应的变形，随后同步影响到其和对应的接线端子组3相连接组成惠斯通电桥中的第三接线端子14以及第四接线端子15所构成的惠斯通电桥的输出信号电压，由此输出信号电压便可推算出被测构件1的微小变形量下的应变，这样的引伸计的精度和线性度都能完全满足大构件的微小变形的测量要求，并且结构简单安装方便。

附图说明

图1是本发明的测量构件微小变形的引伸计的结构图。

图2是本发明的半椭圆环形弹性元件的主视结构示意图。

图3是带有本发明的应变片组和对应的接线端子组的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更详细的说明。

如图1和图2所示，测量大构件微小变形的引伸计，在被测构件1上固定有两根左右对称的刚性支架梁2，该两根刚性支架梁2相邻的两个端部分别被半椭圆环形弹性元件4的两个端部的竖直延伸部分5嵌入而连接，半椭圆环形弹性元件4上设置有应变片组和对应的接线端子组3相连接组成惠斯通电桥。所述的应变片组含有第一应变片8、第二应变片9、第三应变片10和第四应变片11，第一应变片8和第二应变片9设置在半椭圆环形弹性元件4的顶部上表面6上，而第三应变片10和第四应变片11设置在半椭圆环形弹性元件4的顶部下表面7上。所述的引伸计通过下列公式得到被测构件1微小变形下的应变：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\ΔL}}{L}=\frac{\mathrm{\Δl}}{L}=\mathrm{AU}$

其中ε是被测构件待测应变，ΔL是被测构件1的待测微小变形，L是被测构件1的被测部分长度，Δl刚性支架梁2相邻的两个端部之间的距离变化，A是标定系数，U是惠斯通电桥的输出信号电压。

如图3所示，所述的接线端子组3包括与供电正极相连接的第一接线端子12、与供电负极相连接的第二接线端子13、第三接线端子14以及第四接线端子15，所述的第一接线端子12和第三接线端子14同第一应变片8相连接，第一接线端子12还和第四应变片11相连接，第四应变片11和第四接线端子15相连接，第二接线端子13和第四接线端子15同第二应变片9相连接，第二接线端子13和第三接线端子14同第三应变片10相连接，所述的第三接线端子14以及第四接线端子15的电压输出构成惠斯通电桥的输出信号电压。

本发明的工作原理为：在被测构件1表面发生微小变形时，该引伸计的刚性支架梁相邻的两个端部之间的距离发生和被测构件表面微小变形大小相同的变化，这样引发第一应变片8、第二应变片9、第三应变片10和第四应变片11也发生相应的变形，随后同步影响到其和对应的接线端子组3相连接组成惠斯通电桥中的第三接线端子14以及第四接线端子15所构成的惠斯通电桥的输出信号电压，由此输出信号电压再根据公式

$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\ΔL}}{L}=\frac{\mathrm{\Δl}}{L}=\mathrm{AU}$

便可得到被测构件1的微小变形量下的应变。

本发明的目的在于提供一种测量构件微小变形的引伸计，通过被测构件1表面发生微小变形时，该引伸计的刚性支架梁相邻的两个端部之间的距离发生和被测构件表面微小变形大小相同的变化，这样引发第一应变片8、第二应变片9、第三应变片10和第四应变片11发生相应的变形，随后同步影响到其和对应的接线端子组3相连接组成惠斯通电桥中的第三接线端子14以及第四接线端子15所构成的输出信号电压，由此输出信号电压便可推算出被测构件1的微小变形量下的应变，这样的引伸计的精度和线性度都能完全满足大构件的微小变形的测量要求，并且结构简单安装方便。

Claims (4)

1.一种测量大构件微小变形的引伸计，其特征在于：在被测构件(1)上固定有两根左右对称的刚性支架梁(2)，该两根刚性支架梁(2)相邻的两个端部分别被半椭圆环形弹性元件(4)的两个端部的竖直延伸部分(5)嵌入而连接，半椭圆环形弹性元件(4)上设置有应变片组和对应的接线端子组(3)相连接组成惠斯通电桥。

2.根据权利要求1所述的测量大构件微小变形的引伸计，其特征在于：所述的引伸计通过下列公式得到被测构件(1)微小变形：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\ΔL}}{L}=\frac{\mathrm{\Δl}}{L}=\mathrm{AU}$

其中ε是被测构件待测应变，ΔL是被测构件(1)的待测微小变形，L是被测构件(1)的被测部分长度，Δl刚性支架梁(2)相邻的两个端部之间的距离变化，A是标定系数，U是惠斯通电桥的输出信号电压。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的测量大构件微小变形的引伸计，其特征在于：所述的应变片组含有第一应变片(8)、第二应变片(9)、第三应变片(10)和第四应变片(11)，第一应变片(8)和第二应变片(9)设置在半椭圆环形弹性元件(4)的顶部上表面(6)上，而第三应变片(10)和第四应变片(11)设置在半椭圆环形弹性元件(4)的顶部下表面(7)上。

4.根据权利要求3所述的测量大构件微小变形的引伸计，其特征在于：接线端子组(3)包括与供电正极相连接的第一接线端子(12)、与供电负极相连接的第二接线端子(13)、第三接线端子(14)以及第四接线端子(15)，所述的第一接线端子(12)和第三接线端子(14)同第一应变片(8)相连接，第一接线端子(12)还和第四应变片(11)相连接，第四应变片11和第四接线端子15相连接，第二接线端子(13)和第四接线端子(15)同第二应变片(9)相连接，第二接线端子(13)和第三接线端子(14)同第三应变片(10)相连接，所述的第三接线端子(14)以及第四接线端子(15)的电压输出构成惠斯通电桥的输出信号电压。

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