CN105403334B - 一种基于位移放大装置自动识别技术的传感器 - Google Patents

Abstract

一种基于位移放大装置自动识别技术的新型传感器，其可应用于土木监测领域的轴力测量。其包括机械部分和计算机视觉系统；机械部分包括端盖、微调底座、微调杆、弹性体、位移放大装置夹具、位移放大装置、固定底板和管状体。位移放大装置经位移放大装置夹具固定在弹性体中，计算机视觉系统放置在管状体内，而管状体又与弹性体相连。当弹性体轴向受压发生变形时，位移放大装置的指针产生偏转，经计算机视觉系统处理后得到弹性体的变形量。利用变形体的变形量，可以推算出整个传感器所受的轴力数值。本发明的传感器精度高、安装维护方便、不受电磁场干扰、可靠性高、使用寿命长。

Description

一种基于位移放大装置自动识别技术的传感器

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及土木工程测量，尤其是一种基于位移放大装置自动识别技术的传感器。

背景技术

目前，在压力检测当中，用得最多的压力传感器有如下几种：应变式传感器、压阻式压力传感器、压电式传感器、电容式压力传感器、霍尔式压力计。其中应变式、压阻式和霍尔式压力传感器易受温度的影响；压电式传感器不适合静态压力的测量，容易受到电磁的干扰；电容式传感器输出有非线性，寄生电容和分布电容对精度影响较大。

振弦式传感器自上世纪被发明以来，被广泛地用于桥梁、大坝、隧道等各种土木工程的安全监测。振弦式传感器具有以下优点：结构简单可靠，制作安装方便；输出信号稳定可靠，易于远距离传输；零点稳定，能长期监测；价格低廉，输出频率信号采集简单等。另一方面，其在精度和稳定性方面有待提高，电磁干扰和环境温度，激振方式和测量时间的选取等等都会影响测量精度，并且传感器产生的信号微弱，不易拾取。

光纤光栅传感器由于尺寸小、线性度优异、重复性好、非磁性、耐腐蚀等诸多优点，在土木工程结构的监测领域备受青睐。然而，由于一般结构的使用期较长，尤其是重要结构，如桥梁、隧道等的使用期一般都在几十年甚至上百年，进而要求埋入的光纤必须保证其在结构有效期内的稳定与可靠。光纤的主要成分是SiO2，在水泥的强碱作用下易受到腐蚀；此外，埋入工艺要求高且光纤传感器变形能力有限。

上述各类型压力传感器均有一个共同缺点：即容易受外界因素干扰，测量精度有待进一步提高，更重要的是使用寿命不够长。对于在大多数土木工程监测领域需要一次性的埋入压力/应变传感器来说，使用寿命和后期维护均要求较高。

为了解决上述问题，研发新的使用寿命长、不易受外界环境干扰、测量精度高的新型传感器成为客观上的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于位移放大装置自动识别技术的新型传感器，克服现有传感器技术中使用寿命不长，易受外界环境干扰，测量精度不高等缺点。

为达到以上目的，本发明的解决方案是：

一种基于位移放大装置自动识别技术的传感器，其包括机械部分和计算机视觉系统部分。其中机械部分包括端盖、微调底座、微调杆、弹性体、位移放大装置夹具、位移放大装置、固定底板和管状体。位移放大装置经位移放大装置夹具固定在弹性体中，计算机视觉系统放置在管状体内，而管状体又与弹性体相连。所述位移放大装置可以使用但不限于旋转指针式千分表、旋转指针式百分表；计算机视觉系统由图像传感器、光学镜头、光源、微处理器、电路板组成，可采购市场现有组件进行集成，也可以自行定制，均为公知技术，此不赘述。

所述弹性体一端依次装入位移放大装置夹具，固定底板和端盖，弹性体另一端依次装入微调杆、微调底座和端盖，位移放大装置的测量杆与微调杆接触。

所述管状体一端设有外螺纹。

所述微调底座与微调杆间为螺纹连接。

所述弹性体上下两端端盖分别与固定底板和微调底座配合安装后固结成一体。所述端盖上端面为球面。

弹性体受压发生变形时，位移放大装置指针产生偏转，经计算机视觉系统处理后得到弹性体的变形量。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：。本发明具有精度高、安装维护方便、不受电磁场干扰、可靠性高、使用寿命长等优点，还可以根据用户需要，调整好位移放大装置的初始位置后一次性埋入土木工程结构中，可以长期使用，少维护，工作可靠。

附图说明

图1是本发明实施例结构的正常工作状态的爆炸示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括左端盖1、微调底座2、微调杆3、弹性体4、位移放大装置夹具7、位移放大装置8、固定底板9、右端盖1、管状体5和计算机视觉系统6。位移放大装置8固定在位移放大装置夹具7中，固定底板9底部凸台插入弹性体4内孔，同时凸台底面与位移放大装置夹具7顶部固结在一起。另一侧，微调底座2底部插入弹性体4内孔，另一端螺纹孔内拧入微调杆3。这样可以通过调节微调杆3在微调底座2中的旋合长度使其顶端与位移放大装置8测量杆接触达到调整位移放大装置8初始零位的目的。安装有计算机视觉系统6的管状体5上面设有螺纹，可以拧入弹性体4外表面的螺纹孔，这样既可以通过调整计算机视觉系统6的位置来调节成像效果，从而获取位移放大装置表盘的完整图像；管状体5和弹性体4使用螺纹连接同时也方便了计算机视觉系统6的保养和维护。当弹性体4两端的左端盖1和右端盖1分别与固定底板9和微调底座2配合后，会和弹性体4密封固定到一起，确保整个机械系统部分密封完好，做到防水防潮。最终装配好之后，计算机视觉系统6的信号采集端正对着位移放大装置8指针，并且都处于弹性体4圆筒的内部，外观上是一个无任何突出物的圆筒形状。

当弹性体4受压发生变形时，位移放大装置8指针产生偏转,计算机视觉系统6可以获取位移放大装置8的表盘和指针位置，并自动识别出图像中位移放大装置8指针的偏转度数，进而得到弹性体4的变形量，最终计算出整个传感器所受轴力大小。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于位移放大装置自动识别技术的新型传感器，其包括机械部分和计算机视觉系统，其中机械部分包括端盖、微调底座、微调杆、弹性体、位移放大装置夹具、位移放大装置、固定底板和管状体，其特征在于：位移放大装置经位移放大装置夹具固定在弹性体中，计算机视觉系统放置在管状体内，而管状体又与弹性体相连，所述微调底座与所述微调杆间为螺纹连接，通过所述微调杆在微调底座中的旋合长度使所述微调杆的顶端与所述位移放大装置的测量杆相互接触进而调整所述位移放大装置到初始零位；

弹性体一端依次装入位移放大装置夹具，固定底板和端盖，弹性体另一端依次装入微调杆、微调底座和端盖，位移放大装置的测量杆与微调杆接触。

2.如权利要求1所述的基于位移放大装置自动识别技术的新型传感器，其特征在于：所述管状体一端设有外螺纹。

3.如权利要求1所述的基于位移放大装置自动识别技术的新型传感器，其特征在于：所述弹性体上下两端端盖分别与固定底板和微调底座配合后固接成一体。

4.如权利要求3所述的基于位移放大装置自动识别技术的新型传感器，其特征在于：所述端盖的端面为球面。

5.如权利要求3所述的基于位移放大装置自动识别技术的新型传感器，其特征在于：所述微调底座底部呈凹形状，上部为圆柱状，螺纹孔沿微调底座轴线贯穿整个微调底座。