CN104729453B - 一种测量高温双向应变的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量高温双向应变的传感器，包括四个弹簧片等；其中，四个弹簧片上均贴有应变片，四个弹簧片的一端分别与十字形固定块的四个侧面相连，四个弹簧片的另一端分别与四个连接块的一端相连，四个连接块的另一端分别与四个陶瓷杆的一端相连；支架由两个垂直设置且一体化成型的E型支架构成，四个连接块分别设置在支架的四个间隙之间，且每个连接块的一侧与支架中部之间相接触，每个连接块的另一侧与支架之间通过第一弹簧相接触；使用时，四个陶瓷杆的另一端分别与十字形试件的中心相接触。本发明通过四个陶瓷杆尖端和十字形试件的表面接触，若十字形试件发生应变，则弹簧片发生弯曲，应变片根据弹簧片的弯曲程度测得应变大小。

Description

一种测量高温双向应变的传感器
技术领域：
本发明涉及一种传感器，具体涉及一种测量高温双向应变的传感器，用于高温环境下，十字形试件的双向加载试验中。
背景技术：
双向加载试验是研究材料在复杂应力状态下弹塑性行为的有效方法。对板材，常用的方法是采用十字形试验件在双轴加载试验机上进行双向拉伸试验。该方法的优点是能独立控制两个方向的载荷，通过改变两个方向的载荷比获得材料在双向拉伸应力状态下的任意屈服点，从而能较全面地研究材料在双向应力状态下的屈服行为。有些实验要求在极端高温的情况下进行。
应变传感器是双向加载试验中不可或缺的一种传感器。在常温情况下，已有专用的双向应变传感器。但在高温环境下，现有双向传感器无法工作，甚至于被烧毁。因此就需要一种能在高温情况下工作的双向应变传感器。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种测量高温双向应变的传感器，通过四个针脚位置的变化测量高温双向加载试验中材料的双向应变。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种测量高温双向应变的传感器，包括十字形固定块、四个弹簧片、四个连接块、支架以及四个陶瓷杆；其中，
四个弹簧片上均贴有应变片，四个弹簧片的一端分别与十字形固定块的四个侧面相连，四个弹簧片的另一端分别与四个连接块的一端相连，四个连接块的另一端分别与四个陶瓷杆的一端相连；支架由两个垂直设置且一体化成型的E型支架构成，四个连接块分别设置在支架的四个间隙之间，且每个连接块的一侧与支架中部之间相接触，每个连接块的另一侧与支架之间通过第一弹簧相接触；
使用时，四个陶瓷杆的另一端分别与十字形试件的中心相接触。
本发明进一步的改进在于：四个陶瓷杆的另一端均为扁平状尖端，使用时，四个陶瓷杆的另一端分别与十字形试件的中心线接触。
本发明进一步的改进在于：每个连接块相对的两个侧面上均设置有一个挂钩，每个连接块分别通过两个挂钩以及耐高温金属丝与十字形试件之间相连，其中，每个耐高温金属丝缠绕在十字形试件上，其两端分别固定在一个连接块的两个挂钩上。
本发明进一步的改进在于：每个耐高温金属丝上均设置有第二弹簧。
本发明进一步的改进在于：支架上两个E型支架中部的两侧均为扁平状尖端，每个连接块的一侧与支架中部之间线接触。
本发明进一步的改进在于：四个陶瓷杆包括三个第一陶瓷杆和一个第二陶瓷杆；其中，第一陶瓷杆的长度大于第二陶瓷杆的长度，一个连接块的另一端与第二陶瓷杆的一端之间通过伸缩杆相连。
本发明进一步的改进在于：伸缩杆包括套筒、弹簧和圆杆；其中，套筒的一端开口，弹簧的一端固定在套筒内的底端，其另一端连接在圆杆上，且圆杆能够在套筒内自由伸缩。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明弹簧片表面贴有应变片，通过四个陶瓷杆尖端和被测试件的表面接触，若试件发生应变，陶瓷杆把应变传递给弹簧片，则弹簧片发生弯曲，应变片根据弹簧片的弯曲程度测得应变大小。本发明的优点在于其耐高温，精度高，结构简单牢固，且易于加工。另外此传感器也可以用于常温及低温环境中。
附图说明：
图1为本发明一种测量高温双向应变的传感器的整体示意图。
图2为本发明一种测量高温双向应变的传感器的固定块示意图。
图3为本发明一种测量高温双向应变的传感器的弹簧片示意图。
图4为本发明一种测量高温双向应变的传感器的连接块示意图。
图5为本发明一种测量高温双向应变的传感器的支架示意图。
图6为本发明一种测量高温双向应变的传感器的陶瓷杆示意图。
图7为本发明一种测量高温双向应变的传感器的伸缩杆示意图。
图8为本发明一种测量高温双向应变的传感器的工作示意图。
图中：1为固定块；2为弹簧片；3为连接块；4为支架；5为第一陶瓷杆；6为第二陶瓷杆；7为伸缩杆；701为套筒；702为弹簧；703为圆杆；8为耐高温金属丝；9为第二弹簧；10为十字形试件；11为第一弹簧。
具体实施方式：
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图7所示，本发明一种测量高温双向应变的传感器，包括十字形固定块1、四个弹簧片2、四个连接块3、支架4以及四个陶瓷杆；其中，
四个弹簧片2上均贴有应变片，四个弹簧片2的一端分别与十字形固定块1的四个侧面相连，四个弹簧片2的另一端分别与四个连接块3的一端相连，四个连接块3的另一端分别与四个陶瓷杆的一端相连；支架4由两个垂直设置且一体化成型的E型支架构成，四个连接块3分别设置在支架4的四个间隙之间，且每个连接块3的一侧与支架4中部之间相接触，每个连接块3的另一侧与支架4之间通过第一弹簧11相接触；
使用时，四个陶瓷杆的另一端分别与十字形试件10的中心相接触。本发明弹簧片2表面贴有应变片，通过四个陶瓷杆尖端和被测十字形试件10的表面接触，若十字形试件10发生应变，陶瓷杆把应变传递给弹簧片2，则弹簧片2发生弯曲，应变片根据弹簧片2的弯曲程度测得应变大小。
上述四个陶瓷杆的另一端均为扁平状尖端，使用时，四个陶瓷杆的另一端分别与十字形试件10的中心线接触。
进一步地，每个连接块3相对的两个侧面上均设置有一个挂钩301，每个连接块3分别通过两个挂钩301以及耐高温金属丝8与十字形试件10之间相连，其中，每个耐高温金属丝8缠绕在十字形试件10上，其两端分别固定在一个连接块3的两个挂钩301上。其中，每个耐高温金属丝8上均设置有第二弹簧9。
进一步地，支架4上两个E型支架中部的两侧均扁平状为尖端，每个连接块3的一侧与支架4中部之间线接触。
进一步地，四个陶瓷杆包括三个第一陶瓷杆5和一个第二陶瓷杆6；其中，第一陶瓷杆5的长度大于第二陶瓷杆6的长度，一个连接块3的另一端与第二陶瓷杆6的一端之间通过伸缩杆7相连。其中，伸缩杆7包括套筒701、弹簧702和圆杆703；其中，套筒701的一端开口，弹簧702的一端固定在套筒701内的底端，其另一端连接在圆杆703上，且圆杆703能够在套筒701内自由伸缩。
实施例
如图8所示，在高温双向加载试验中，传感器固定在待测十字形试件10上(每个连接块3上有两个挂钩301，挂钩301上挂着耐高温金属丝8和第二弹簧9，耐高温金属丝8绕过十字形试件10，使陶瓷杆尖端紧贴着十字形试件10表面)，传感器的四个陶瓷杆尖端和十字形试件10的表面相接触。双向加载试验机沿两个相互垂直的方向给十字形试件10施加载荷，十字形试件10受力发生应变，带动与其接触的四个陶瓷杆使其位置改变，随之四个弹簧片2受力弯曲，弹簧片2上的应变片能够测出弹簧片2的弯曲程度，根据弹簧片2弯曲程度测出针脚的位置改变量，从而测量出十字形试件10两个互相垂直的方向上的应变。

Claims (6)

1.一种测量高温双向应变的传感器，其特征在于：包括十字形固定块(1)、四个弹簧片(2)、四个连接块(3)、支架(4)以及四个陶瓷杆；其中，
四个弹簧片(2)上均贴有应变片，四个弹簧片(2)的一端分别与十字形固定块(1)的四个侧面相连，四个弹簧片(2)的另一端分别与四个连接块(3)的一端相连，四个连接块(3)的另一端分别与四个陶瓷杆的一端相连；支架(4)由两个垂直设置且一体化成型的E型支架构成，四个连接块(3)分别设置在支架(4)的四个间隙之间，且每个连接块(3)的一侧与支架(4)中部之间相接触，每个连接块(3)的另一侧与支架(4)之间通过第一弹簧(11)相接触；
使用时，四个陶瓷杆的另一端分别与十字形试件(10)的中心相接触；
四个陶瓷杆包括三个第一陶瓷杆(5)和一个第二陶瓷杆(6)；其中，第一陶瓷杆(5)的长度大于第二陶瓷杆(6)的长度，一个连接块(3)的另一端与第二陶瓷杆(6)的一端之间通过伸缩杆(7)相连。
2.根据权利要求1所述的一种测量高温双向应变的传感器，其特征在于：四个陶瓷杆的另一端均为扁平状尖端，使用时，四个陶瓷杆的另一端分别与十字形试件(10)的中心线接触。
3.根据权利要求1所述的一种测量高温双向应变的传感器，其特征在于：每个连接块(3)相对的两个侧面上均设置有一个挂钩(301)，每个连接块(3)分别通过两个挂钩(301)以及耐高温金属丝(8)与十字形试件(10)之间相连，其中，每个耐高温金属丝(8)缠绕在十字形试件(10)上，其两端分别固定在一个连接块(3)的两个挂钩(301)上。
4.根据权利要求3所述的一种测量高温双向应变的传感器，其特征在于：每个耐高温金属丝(8)上均设置有第二弹簧(9)。
5.根据权利要求1所述的一种测量高温双向应变的传感器，其特征在于：支架(4)上两个E型支架中部的两侧均为扁平状尖端，每个连接块(3)的一侧与支架(4)中部之间线接触。
6.根据权利要求1所述的一种测量高温双向应变的传感器，其特征在于：伸缩杆(7)包括套筒(701)、弹簧(702)和圆杆(703)；其中，套筒(701)的一端开口，弹簧(702)的一端固定在套筒(701)内的底端，其另一端连接在圆杆(703)上，且圆杆(703)能够在套筒(701)内自由伸缩。
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