CN102607393A

CN102607393A - 一种差动变压器式位移传感器

Info

Publication number: CN102607393A
Application number: CN2012100672334A
Authority: CN
Inventors: 李建国; 李荣正; 周亮; 唐毅; 蒋梅芬; 王友章
Original assignee: 李建国
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明公开了一种差动变压器式位移传感器，包括外套管和置于该外套管内腔中的差动变压器，外套管的内腔分为相互连通的前腔和后腔，差动变压器设于所述前腔的后侧，滑动块可滑动地设于所述外套管前腔的前侧，且该滑动块的后侧通过所述衔铁连接杆与所述衔铁的前端连接，线路板固定于所述外套管后腔的前侧，固定块固定于所述外套管后腔的后侧，且所述固定块的轴向设有一通孔。本发明具有对微米量级长度变化量直接测取的优点，摆脱了测量值换算的索缚，由于采用差动变压器原理，对于温度变化这种共模量具有优良的抑制能力。

Description

一种差动变压器式位移传感器

技术领域

本发明涉及一种位移传感器，尤其涉及一种差动变压器式位移传感器。

背景技术

建筑领域中对应力、微位移测量的传统方式是通过采用一种称为钢弦式应力传感器来实现的。其原理是：在一根两端被绷紧的钢弦上施以激励电脉冲时，该钢弦产生激振；假定该钢弦被固定在某一刚体空腔内，当该刚体受到外力作用时将发生形变，刚体的形变将导致内置钢弦的二个固定端点间的距离发生微小变化，当钢弦受到电脉冲激励时，钢弦将发生激振，其振荡频率亦发生相应的变化，通过对比当今测定频率与前次测定频率，依据经验公式换算出应变值。

从简述的原理中可以清晰看出钢弦式应力传感器具有以下不可弥补的缺陷：

(1)由于钢弦的两端是紧绷的，始终受到张力作用，因此钢弦会发生自然形变，从而导致其输出固有频率的变化；

(2)钢弦式应力计输出信号的一致性较差，其输出响应与钢弦的绷紧程度、钢弦材质的一致性有关，因此每个传感器需独立校正；

(3)钢弦式传感器的输出信号具有明显的温度漂移特征；

(4)在桩基应变测量时，需将被测钢筋截断，钢弦式传感器被焊接在钢筋的二个断口间，因此在桩基载荷时，若钢弦式传感器的弹性模量与被测钢筋不一致，则测量值不具指导施工的意义；

(5)测量值需经过经验参数进行二次换算，精度较差，不具有可比性和一致性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种差动变压器式位移传感器，该位移传感器精度高、几乎不受温度漂移影响。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一种差动变压器式位移传感器，包括外套管和置于该外套管内腔中的差动变压器，该差动变压器包括衔铁以及包围该衔铁的感应线圈，所述感应线圈包括初级线圈和次级线圈，所述外套管的内腔分为相互连通的前腔和后腔，所述差动变压器设于所述前腔的后侧，所述位移传感器还包括滑动块、衔铁连接杆、线路板和固定块，其中：

所述滑动块可滑动地设于所述外套管前腔的前侧，且该滑动块的后侧通过所述衔铁连接杆与所述衔铁的前端连接；

所述线路板固定于所述外套管后腔的前侧，所述初级线圈和次级线圈分别与所述线路板电连接；

所述固定块固定于所述外套管后腔的后侧，且所述固定块的轴向设有一通孔。

上述的一种差动变压器式位移传感器，其中，所述位移传感器还包括一前盖帽和一后盖帽，所述前盖帽与所述外套管的前端螺纹固定连接，所述后盖帽与所述外套管的后端螺纹固定连接，所述后盖帽的顶面上设有一贯通孔。

上述的一种差动变压器式位移传感器，其中，所述滑动块上沿径向设有第一支架孔，所述外套管上对应于该第一支架孔的位置处开设有一呈轴向延伸的滑动槽，且该滑动槽与所述第一支架孔连通；

所述固定块上沿径向设有第二支架孔，且该第二支架孔与所述第一支架孔位于同一轴线上，所述外套管上对应于该第二支架孔的位置处开设有一连接孔，且该连接孔与所述第二支架孔连通。

上述的一种差动变压器式位移传感器，其中，在外套管上且位于所述滑动槽的背面处设有一定位孔，且该定位孔沿径向延伸至所述滑动块上。

本发明位移传感器与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明位移传感器是通过安装支架被紧固在被测钢筋上的，并且其滑动块是自由的，因此其变化完全受钢筋的约束；而传统的钢弦式传感器是将被测钢筋截断，将之焊接在被截断的钢筋的二个断口之间的，因此，桩基在荷载时引起钢弦式传感器输出发生变化，很难代表钢筋的微应变变化，如果钢弦式传感器的弹性模量与钢筋不一致的话。

2.本发明采用的差动变压器具有相当优良的共模抑制能力，例如温度变化类参量在本发明位移传感器的输出响应中被转化为共模量，因此对于温度变化这种共模量具有优良的抑制能力，可以几乎不受温度漂移的影响。

3.差动变压器的衔铁和感应线圈是非接触的，在使用恰当的情况下几乎拥有无限的使用寿命。

4.直接输出位移量，无需二次转化计算。

5.极其精细的测量分辨率和线性度。

6.本发明是一种交变电磁场耦合元件，无任何机械力的参与作用，因此所需提供的能量极小，适合采用小号电池提供能量。

附图说明

图1是本发明差动变压器式位移传感器主视图的剖面结构示意图；

图2是本发明差动变压器式位移传感器的俯视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，图中示出了本发明差动变压器式位移传感器的内部结构。该位移传感器包括外套管1和置于该外套管1内腔中的差动变压器，该差动变压器包括衔铁21以及包围该衔铁21的感应线圈22，感应线圈22包括初级线圈和次级线圈，外套管1的内腔分为相互连通的前腔和后腔，感应线圈22设于前腔的后侧，本发明位移传感器还包括滑动块3、衔铁连接杆4、线路板6、固定块5、前盖帽7和后盖帽8，其中：

滑动块3可滑动地设于外套管1前腔的前侧，衔铁连接杆4的一端与滑动块3的后侧螺纹固定连接，另一端与衔铁21的前端螺纹固定连接；

线路板6固定于外套管1后腔的前侧，线路板6与外套管1的内腔壁之间的间隙采用硅胶填充，感应线圈22中初级线圈和次级线圈分别与线路板6电连接；

固定块5固定于外套管1后腔的后侧，且与线路板6相邻，固定块5沿轴向设有一通孔51。

前盖帽7螺纹固定连接于外套管1的前端，用于封闭外套管1内腔位于前端的开口处；

后盖帽8螺纹固定连接于外套管1的后端，用于封闭外套管1内腔位于后端的开口处，后盖帽8的顶面上设有一贯通孔81，外界线路可穿过贯通孔81和固定块5的通孔51与线路板6连接。

请参阅图1和图2，滑动块3上沿径向设有第一支架孔31，外套管1上对应于该第一支架孔31的位置处开设有一呈轴向延伸的滑动槽11，且该滑动槽11与第一支架孔31连通；

固定块5上沿径向设有第二支架孔52，且该第二支架孔52与第一支架孔31位于同一轴线上，外套管1上对应于该第二支架孔52的位置处开设有一连接孔12，且该连接孔12与第二支架孔52连通。

再请参阅图1，在外套管1上且位于滑动槽11的背面处设有一定位孔32，该定位孔32沿径向且向内延伸至滑动块3上。

本发明差动变压器式位移传感器在组装完毕通过螺丝插入定位孔32将滑动块3锁定。在实施桩基微应变测量时，将安装支架紧固在被测桩基钢筋的二端，再将安装支架分别与第一支架孔31和第二支架孔52固定连接，最终松开锁定螺丝。此时，若钢筋受力时发生的任何轴向形变，将引起滑动块5位置的变化，进而带动衔铁21的位置变化，感应线圈的输出将因之发生变化，线路板6上的元件采样并计算输出信号，得到微应变数据。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims

1.一种差动变压器式位移传感器，包括外套管和置于该外套管内腔中的差动变压器，该差动变压器包括衔铁以及包围该衔铁的感应线圈，所述感应线圈包括初级线圈和次级线圈，其特征在于，所述外套管的内腔分为相互连通的前腔和后腔，所述感应线圈设于所述前腔的后侧，所述位移传感器还包括滑动块、衔铁连接杆、线路板和固定块，其中：

2.如权利要求1所述的一种差动变压器式位移传感器，其特征在于，所述位移传感器还包括一前盖帽和一后盖帽，所述前盖帽与所述外套管的前端螺纹固定连接，所述后盖帽与所述外套管的后端螺纹固定连接，所述后盖帽的顶面上设有一贯通孔。

3.如权利要求1所述的一种差动变压器式位移传感器，其特征在于，所述滑动块上沿径向设有第一支架孔，所述外套管上对应于该第一支架孔的位置处开设有一呈轴向延伸的滑动槽，且该滑动槽与所述第一支架孔连通；

4.如权利要求1所述的一种差动变压器式位移传感器，其特征在于，在外套管上且位于所述滑动槽的背面处设有一定位孔，且该定位孔沿径向延伸至所述滑动块上。