CN102636105B - 三向应变测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三向应变测量装置，由温度补偿钢板、工作三向电阻应变片、温度补偿三向电阻应变片、塑料保护罩、绝缘硅胶层、石蜡薄层、不锈钢外壳、磁钢、导线紧固环以及导线组成；通过贴在温度补偿钢板上的三片三向电阻防水应变片和贴在被测钢结构表面的一片三向应变片组成三个全桥应变测量桥路，来实现钢结构测点的三向应变的测量。该装置还实现了应变测量的抗电磁干扰、抗冲击、防水、防腐蚀、耐久性和维护便利的特点。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构应变传感器设计及测量领域，尤其涉及三向应变的高可靠性测量装置。
背景技术
船舶与海洋结构物以及大型桥梁等钢结构领域需要对其结构使用过程中的动响应进行长期而可靠的测量，监测结构整体或局部的应变大小，以便对结构的安全性进行评估。鉴于局部结构应力应变特征的复杂性，往往需要对其应力状态进行多向的测量，以掌握结构应力集中、主应力大小与方向等异于单向结构应变测量的结构动响应特征。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三向应变测量装置，通过加强结构防护、温度补偿、防水、电磁屏蔽，实现钢质结构局部应力测点的三向应变测量，并极大地提高测量的可靠性。
本发明的技术方案如下：
一种三向应变测量装置，由温度补偿钢板、工作三向电阻应变片、温度补偿三向电阻应变片、塑料保护罩、绝缘硅胶层、石蜡薄层、不锈钢外壳、磁钢、导线紧固环以及导线组成；工作三向防水电阻应变片粘贴在被测结构物的测点处；温度补偿钢板布置在被测结构物的测点周围，温度补偿钢板上粘贴有三片温度补偿三向防水电阻应变片；工作三向防水电阻应变片和三片温度补偿三向防水电阻应变片组成三个全桥应变测量桥路，并与导线连接；导线紧固环把导线固定在温度补偿钢板上；温度补偿钢板外围设置有磁钢，磁钢上吸附有不锈钢外壳，不锈钢外壳和导线的绝缘层连接，在不锈钢外壳内部形成封闭的电磁环境；不锈钢外壳内设有塑料保护罩，塑料保护罩与不锈钢外壳之间注有绝缘硅胶层；不锈钢外壳与绝缘硅胶层的接触面上有石蜡薄层。
本发明的有益技术效果是：
本发明通过贴在温度补偿钢板上的三片三向电阻防水应变片和贴在被测钢结构表面的一片三向应变片组成三个全桥应变测量桥路，来实现对钢结构测点三个方向（0°、45°、90°）的结构应变的测量。本发明还实现了应变测量的抗电磁干扰、抗冲击、防水、防腐蚀、耐久性和维护便利的特点。
附图说明
图1是本发明去掉不锈钢外壳和盖板后的主视图。
图2是本发明的左视图。
图3是本发明的仰视剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1至图3所示，本发明由温度补偿钢板2、工作三向电阻应变片3、温度补偿三向电阻应变片4、塑料保护罩5、绝缘硅胶层6、石蜡薄层7、不锈钢外壳8、磁钢9、导线紧固环10以及8芯带屏蔽层导线11组成。
不锈钢外壳8设置在本发明装置的最外层，实现了整个装置的外部防撞功能。不锈钢外壳8内部形成了封闭的电磁环境，从而大大减小了外部电磁环境与本发明内部测量元件之间的电磁相互干扰。不锈钢外壳8的底部为磁钢9，磁钢9贴在被测结钢结构表面，可实现整个不锈钢外壳8吸附在钢结构表面，并便于拆卸。
不锈钢外壳8的内部为塑料保护罩5，塑料保护罩5与不锈钢外壳8之间注入绝缘硅胶层6，绝缘硅胶层6的注入高度要高于导线紧固环10的高度，以保证塑料保护罩5与外部之间的水密性。不锈钢外壳8与绝缘硅胶层6的接触面上有一层防止硅胶固化时不锈钢外壳8与绝缘硅胶层6粘在一起的石蜡薄层7，便于不锈钢外壳8的拆卸和维护。
塑料保护罩5由两部分组成，其一是两侧带有卡扣5e的盖板5a，其二是方形的开口罩5b，盖板5a和开口罩5b之间通过卡槽5c及卡槽5c中间的橡胶密封圈5d来实现连接和密封，密封完毕的塑料保护罩5进一步地实现了装置的防水特性。
磁钢9的内圈为温度补偿钢板2，温度补偿钢板2贴在被测结构物1表面的测点周围。不锈钢外壳8和导线11的绝缘层连接，导线紧固环10通过螺钉把导线11固定在温度补偿钢板2上。温度补偿钢板2上粘贴有三片三向防水电阻应变片，作为（温度）补偿片4。被测结构物1的测点处粘贴有一片三向防水电阻应变片，作为工作片3。这样，共四片三向电阻应变片可组成三个全桥的应变测量桥路，这样全桥的桥路保证了三个方向的动态应变测量都能实现温度漂移的补偿。测量时，被测结构物1的应变通过这三个全桥桥路从8芯带屏蔽层导线11传输到动态应变仪中，即可实现三向应变的高可靠性测量，内部接线方式见表1。
表1 内部接线表
注：
（1）表1中B1、B2、B3为补偿片，G为工作片，1~6分别为每个补偿片/工作片中的接线端子，（如B11即表示补偿片B1的1号接线端子，其余同）；
（2）表1中D为导线，1~8分别为导线的接线端子，其中1~6为信号线，7和8为共用的电源线，9为屏蔽线，屏蔽线接不锈钢外壳。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种三向应变测量装置，其特征在于：由温度补偿钢板（2）、工作三向防水电阻应变片（3）、温度补偿三向防水电阻应变片（4）、塑料保护罩（5）、绝缘硅胶层（6）、石蜡薄层（7）、不锈钢外壳（8）、磁钢（9）、导线紧固环（10）以及导线（11）组成；
工作三向防水电阻应变片（3）粘贴在被测结构物（1）的测点处；温度补偿钢板（2）布置在被测结构物（1）的测点周围，温度补偿钢板（2）上粘贴有三片温度补偿三向防水电阻应变片（4）；工作三向防水电阻应变片（3）和三片温度补偿三向防水电阻应变片（4）组成三个全桥应变测量桥路，并与导线（11）连接；导线紧固环（10）把导线（11）固定在温度补偿钢板（2）上；
温度补偿钢板（2）外围设置有磁钢（9），磁钢（9）上吸附有不锈钢外壳（8），不锈钢外壳（8）和导线（11）的绝缘层连接，在不锈钢外壳（8）内部形成封闭的电磁环境；
不锈钢外壳（8）内设有塑料保护罩（5），塑料保护罩（5）与不锈钢外壳（8）之间注有绝缘硅胶层（6）；不锈钢外壳（8）与绝缘硅胶层（6）的接触面上有石蜡薄层（7）。
2.根据权利要求1所述三向应变测量装置，其特征在于：所述塑料保护罩（5）由带两侧卡扣（5e）的盖板（5a）和方形的开口罩（5b）组成，盖板（5a）和开口罩（5b）之间通过卡槽（5c）及卡槽（5c）中间的密封圈（5d）连接密封。
3.根据权利要求1所述三向应变测量装置，其特征在于：所述导线（11）为8芯带屏蔽层导线。
4.根据权利要求1所述三向应变测量装置，其特征在于：所述绝缘硅胶层（6）的注入高度高于所述导线紧固环（10）的高度。
5.根据权利要求1所述三向应变测量装置，其特征在于：所述工作三向防水电阻应变片（3）、三片温度补偿三向防水电阻应变片（4）和导线（11）的连接方式如下：
第一温度补偿三向防水电阻应变片的1号接线端，连接工作三向防水电阻应变片的1号接线端，并连接导线的7号接线端；
第一温度补偿三向防水电阻应变片的2号接线端，连接第一温度补偿三向防水电阻应变片的3号接线端，并连接导线的1号接线端；
第一温度补偿三向防水电阻应变片的4号接线端，连接第一温度补偿三向防水电阻应变片的5号接线端，并连接导线的8号接线端；
第一温度补偿三向防水电阻应变片的6号接线端，连接工作三向防水电阻应变片的2号接线端，并连接导线的2号接线端；
第二温度补偿三向防水电阻应变片的1号接线端，连接工作三向防水电阻应变片的3号接线端，并连接导线的7号接线端；
第二温度补偿三向防水电阻应变片的2号接线端，连接第二温度补偿三向防水电阻应变片的3号接线端，并连接导线的3号接线端；
第二温度补偿三向防水电阻应变片的4号接线端，连接第二温度补偿三向防水电阻应变片的5号接线端，并连接导线的8号接线端；
第二温度补偿三向防水电阻应变片的6号接线端，连接工作三向防水电阻应变片的4号接线端，并连接导线的4号接线端；
第三温度补偿三向防水电阻应变片的1号接线端，连接工作三向防水电阻应变片的5号接线端，并连接导线的7号接线端；
第三温度补偿三向防水电阻应变片的2号接线端，连接第三温度补偿三向防水电阻应变片的3号接线端，并连接导线的5号接线端；
第三温度补偿三向防水电阻应变片的4号接线端，连接第三温度补偿三向防水电阻应变片的5号接线端，并连接导线的8号接线端；
第三温度补偿三向防水电阻应变片的6号接线端，连接工作三向防水电阻应变片的6号接线端，并连接导线的6号接线端。
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