CN108106527A - 一种微型振弦式应变计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型振弦式应变计，包括承载体和测量装置，测量装置固定设置在承载体上，测量装置关于承载体对称分布。测量装置包括线圈、磁钢和封装树脂，线圈套设在磁钢上，磁钢和封装树脂封装在封装树脂中，封装树脂固定连接保护管，线圈、磁钢和封装树脂关于保护管对称分布。本发明两侧端头采用适合贴片固定或焊接固定的结构，整体外径更小，钢弦封装在保护壳体内，降低了应变计测量标距使测量场合更广；本发明有调节测值的结构功能，可应用于不同拉压应变要求的场合；改进后的端头使本发明更加适用于表面式或贴片式应变计场合：本发明将测量装置的结构做的更加紧凑使得磁场强度更加集中，微型振弦式应变计具有更加优异的性能和信号强度。

Description

一种微型振弦式应变计

技术领域

本发明涉及一种微型振弦式应变计，属于应变计技术领域。

背景技术

振弦式应变计主要用于监测岩土工程和其他混凝土建筑物的应变，既适用于长期埋设在建筑物的内部，测量结构物内部的应变，也可安装在待测物体的表面，监测物体的应变状态，如钢管、钢筋、桥梁、建筑物表面等。是工程施工常用的传感器之一。但是基于其测量原理，且常常安装在野外环境，长期安装使用环境较为恶劣，对仪器的长期稳定性、可靠性、防水性能等要求较高。

目前，国内外振弦式应变计主要结构形式基本可分为以下部件组成：法兰11、保护外壳12、测量装置13、封装电缆14，钢弦15，如图1和图2所示，钢弦15张紧于保护外壳12的内部，固定到两侧法兰11上，测量装置13放置在保护外壳12的外部，测量装置13采用封装方式密封并用于对钢弦激振和检测钢弦自振频率；电缆14与测量装置13连接，用于传递激振信号以及传输钢弦的自振频率。

从上述振弦式应变计的结构及测量原理可以看出，现有振弦式应变计存在如下不足：

（1）现有振弦式应变计外形结构尺寸普遍偏大：由于现有振弦式应变计基本采用敏感部件和测量部件分离的结构，测量部件自身结构尺寸偏大，为保证敏感部件与测量部件能完成组装配合测量，敏感部件结构尺寸需要加大，有时甚至需要将测量部件完全封装在保护壳体内，这样势必导致应变计的结构尺寸会进一步加大。此外，为保证应变计预埋入建筑物内部，两侧法兰盘能可靠的固定在被测结构物上，也需要尽量加大应变计两侧法兰的尺寸，因此，现有振弦式应变计结构尺寸普遍偏大；

（2）现有振弦式应变计无法做表面贴片式应变计或在狭小空间内使用：现有振弦式应变计的两侧法兰盘偏大且法兰盘基本为圆形的结构，此外应变计整体结构尺寸偏大，无法做表面贴片式应变计使用，更不能使用在狭小的空间环境中安装，使用范围受到了限制；

（3）现有振弦式应变计测量装置相对较大：现有振弦式应变计常常采用测量装置与敏感部件分体的结构，测量装置的结构尺寸相对较大，整体结构不够紧凑，无法应用到微型的振弦式应变计当中。；

（4）现有振弦式应变计灵敏度偏低，不适应小量程、高精度测量场合：现有振弦式应变计测量标距较大，整体结构尺寸偏大，钢弦长度无法变短，敏感部件感知应变的灵敏度整体偏低，不适应高精度测量场合，且因现有测量标距较大，在标距小，量程小的环境中无法安装使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种整体封装，包括适用于贴片式应变计及表面焊接固定的端头结构，微型振弦式应变计。

为达到上述目的，本发明提供一种微型振弦式应变计，包括承载体和测量装置，所述测量装置固定设置在所述承载体上，所述测量装置关于所述承载体对称分布。

优先地，所述承载体包括两个端头、保护管，两个所述端头对称固定设置在所述保护管两端。

优先地，所述测量装置包括线圈、磁钢和封装树脂，所述线圈套设在所述磁钢上，所述磁钢和所述封装树脂封装在封装树脂中，所述封装树脂固定连接所述保护管，所述线圈、所述磁钢和所述封装树脂关于所述保护管对称分布。

优先地，包括钢弦，所述保护管套设在所述钢弦上，所述钢弦两端分别固定连接一所述端头。

优先地，所述端头包括能弹性形变的贴片板和圆柱端头，所述圆柱端头外形为圆柱体，所述贴片板和所述圆柱端头圆周面呈相切配合连接，所述圆柱端头固定连接所述保护管。

优先地，包括应变计测值调节装置，所述应变计测值调节装置套设并固定连接所述保护管。

优先地，包括两个密封圈，所述圆柱端头通过一所述密封圈密封固定连接所述保护管

优先地，包括引线，所述引线一端连接所述测量装置。

优先地，所述封装树脂为环氧树脂或灌封胶。

优先地，所述磁钢为永磁材料。

本发明所达到的有益效果：

1）本发明所设计的微型振弦式应变计结构紧凑，小巧：本发明所涉及的微型振弦式应变计将所组成的各个部件均进行了小型化处理，如两侧端头采用适合贴片固定或焊接固定的结构，整体外径尺寸进一步缩小，测量装置与保护壳体做成了一体化结构，并对测量装置的结构进一步做了优化，测量装置的整体尺寸进一步缩小，钢弦封装在保护壳体内部，进一步降低应变计测量标距，适应的测量场合更广，同时微型应变计具有调节测值的结构功能，可应用于不同拉压应变要求的场合；

2）本发明所涉及的微型振弦式应变计更加适用于表面式或贴片式应变计场合：本发明所涉及的微型振弦式应变计由于结构更加小巧，紧凑，更加适用于表面安装空间范围有限或者是钢管内部或腔体内部表面的狭小空间内的安装；此外，微型振弦式应变计的两侧端头结构尺寸进行了全新的设计，确保两侧端头与被测物体的表面接触面积，确保接触连接可靠，因此，更加适合做表面式或贴片式的应变计的安装。

3）本发明所涉及的微型振弦式应变计的测量装置更加紧凑，提供的激振及测量信号更强：为进一步将振弦式应变计的整体结构做到小型化，本发明将振弦式应变计的测量装置的结构做的更加紧凑，小巧。由于微型振弦式应变计测量装置的结构更加小巧，磁场强度更加集中，同时微型振弦式应变计的紧凑的结构，也保证了应变计的测量装置更加接近磁场中心，保证测量装置能够提供更强的激振信号及接收的测量信号，因此，在相同的外部条件下，微型振弦式应变计具有更加优异的性能和信号强度；

4）本发明所涉及的微型振弦式应变计具有测量标距小，测量精度高，适用与曲率半径更大的表面安装：由于本发明所设计的微型振弦式应变计具有的测量标距较小（一般弦式应变计的测量标距为150mm，本发明的微型振弦式应变计测量标距仅有50mm），在相同的变形条件下，能感知的应变更小，具有更高的测量精度和灵敏度。此外，因为标距较小，两侧端头的跨距较小，对待测物体表面的平面度要求相对也较小，且由于微型振弦式应变计两侧端头的结构进行了全新的设计，且具有可以根据被测物体表面形状弯曲的平板，更加可以安装在曲率半径更大的表面上，因此，本发明的微型振弦式应变计在被测物体表面安装具有更加明显的优势。

附图说明

图1是现有技术中振弦式应变计的结构图；

图2是现有技术中振弦式应变计的结构图；

图3是本发明中的结构图；

图4是本发明中测量装置的结构图；

图5是本发明中端头的主视图和左视图。

附图中标记含义，1-端头；2-保护管；3-测量装置；4-引线；5-密封圈；6-应变计测值调节装置；7-钢弦；1-1-贴片板；1-2-圆柱端头；3-1-线圈；3-2-磁钢；3-3-封装树脂；11-法兰；12-保护外壳；13-测量装置；14-封装电缆；15-钢弦。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种微型振弦式应变计，包括承载体和测量装置3，所述测量装置3固定设置在所述承载体上，所述测量装置3关于所述承载体对称分布。

进一步地，所述承载体包括两个端头1、保护管2，两个所述端头1对称固定设置在所述保护管2两端。

进一步地，所述测量装置包括线圈3-1、磁钢3-2和封装树脂3-3，所述线圈3-1套设在所述磁钢3-2上，所述磁钢3-2和所述封装树脂3-3封装在封装树脂3-3中，所述封装树脂3-3固定连接所述保护管2，所述线圈3-1、所述磁钢3-2和所述封装树脂3-3关于所述保护管2对称分布。

进一步地，包括钢弦7，所述保护管2套设在所述钢弦7上，所述钢弦7两端分别固定连接一所述端头1。

进一步地，所述端头1包括能弹性形变的贴片板1-1和圆柱端头1-2，所述圆柱端头1-2外形为圆柱体，所述贴片板1-1和所述圆柱端头1-2圆周面呈相切配合连接，所述圆柱端头1-2固定连接所述保护管2。

进一步地，包括应变计测值调节装置6，所述应变计测值调节装置6套设并固定连接所述保护管2。

进一步地，包括两个密封圈5，所述圆柱端头1-2通过一所述密封圈5密封固定连接所述保护管2

进一步地，包括引线4，所述引线4一端连接所述测量装置3。

进一步地，所述封装树脂为环氧树脂或灌封胶。

进一步地，所述磁钢3-2为永磁材料。

应变计测值调节装置属于现有技术。

微型弦式应变计端头1与弦芯保护管2之间采用密封圈5密封，确保保护管2内部腔体可靠密封。应变计测值调节装置6安装在微型弦芯保护管2外部，用于调节微型应变计的测值。

本发明主要有线圈3-1，磁钢3-2，封装树脂3-3，线圈3-1平均分配到保护管2的两侧，进一步缩小了测量装置的高度，磁钢3-2采用小型化，超薄，磁性超强类型的永磁材料加工，最后将线圈3-1与磁钢3-2、弦芯保护管2采用封装树脂3-3封装成一体化结构，封装树脂侧边引出测量引线4。

端头1主要有薄型贴片板1-1、圆柱端头1-2组成。圆柱端头1-2在外部圆柱表面加工一个平面度较高的平面，薄型贴片板1-1与圆柱端头1-2的对应的平面相贴合并采用特殊连接工艺牢固的固定在一起。

1）本发明所设计的微型振弦式应变计结构紧凑，小巧：本发明所涉及的微型振弦式应变计将所组成的各个部件均进行了小型化处理，如两侧端头采用适合贴片固定或焊接固定的结构，整体外径尺寸进一步缩小，测量装置与保护壳体做成了一体化结构，并对测量装置的结构进一步做了优化，测量装置的整体尺寸进一步缩小，钢弦封装在保护壳体内部，进一步降低应变计测量标距，适应的测量场合更广，同时微型应变计具有调节测值的结构功能，可应用于不同拉压应变要求的场合；

2）本发明所涉及的微型振弦式应变计更加适用于表面式或贴片式应变计场合：本发明所涉及的微型振弦式应变计由于结构更加小巧，紧凑，更加适用于表面安装空间范围有限或者是钢管内部或腔体内部表面的狭小空间内的安装；此外，微型振弦式应变计的两侧端头结构尺寸进行了全新的设计，确保两侧端头与被测物体的表面接触面积，确保接触连接可靠，因此，更加适合做表面式或贴片式的应变计的安装。

3）本发明所涉及的微型振弦式应变计的测量装置更加紧凑，提供的激振及测量信号更强：为进一步将振弦式应变计的整体结构做到小型化，本发明将振弦式应变计的测量装置的结构做的更加紧凑，小巧。由于微型振弦式应变计测量装置的结构更加小巧，磁场强度更加集中，同时微型振弦式应变计的紧凑的结构，也保证了应变计的测量装置更加接近磁场中心，保证测量装置能够提供更强的激振信号及接收的测量信号，因此，在相同的外部条件下，微型振弦式应变计具有更加优异的性能和信号强度；

4）本发明所涉及的微型振弦式应变计具有测量标距小，测量精度高，适用与曲率半径更大的表面安装：由于本发明所设计的微型振弦式应变计具有的测量标距较小（一般弦式应变计的测量标距为150mm，本发明的微型振弦式应变计测量标距仅有50mm），在相同的变形条件下，能感知的应变更小，具有更高的测量精度和灵敏度。此外，因为标距较小，两侧端头的跨距较小，对待测物体表面的平面度要求相对也较小，且由于微型振弦式应变计两侧端头的结构进行了全新的设计，且具有可以根据被测物体表面形状弯曲的平板，更加可以安装在曲率半径更大的表面上，因此，本发明的微型振弦式应变计在被测物体表面安装具有更加明显的优势。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微型振弦式应变计，其特征在于，包括承载体和测量装置（3），所述测量装置（3）固定设置在所述承载体上，所述测量装置（3）关于所述承载体对称分布。

2.根据权利要求1所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，所述承载体包括两个端头（1）、保护管（2），两个所述端头（1）对称固定设置在所述保护管（2）两端。

3.根据权利要求2所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，所述测量装置包括线圈（3-1）、磁钢（3-2）和封装树脂（3-3），所述线圈（3-1）套设在所述磁钢（3-2）上，所述磁钢（3-2）和所述封装树脂（3-3）封装在封装树脂（3-3）中，所述封装树脂（3-3）固定连接所述保护管（2），所述线圈（3-1）、所述磁钢（3-2）和所述封装树脂（3-3）关于所述保护管（2）对称分布。

4.根据权利要求2所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，包括钢弦（7），所述保护管（2）套设在所述钢弦（7）上，所述钢弦（7）两端分别固定连接一所述端头（1）。

5.根据权利要求2所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，所述端头（1）包括能弹性形变的贴片板（1-1）和圆柱端头（1-2），所述圆柱端头（1-2）外形为圆柱体，所述贴片板（1-1）和所述圆柱端头（1-2）圆周面呈相切配合连接，所述圆柱端头（1-2）固定连接所述保护管（2）。

6.根据权利要求2所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，包括应变计测值调节装置（6），所述应变计测值调节装置（6）套设并固定连接所述保护管（2）。

7.根据权利要求5所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，包括两个密封圈（5），所述圆柱端头（1-2）通过一所述密封圈（5）密封固定连接所述保护管（2）。

8.根据权利要求1所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，包括引线（4），所述引线（4）一端连接所述测量装置（3）。

9.根据权利要求3所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，所述封装树脂（3-3）为环氧树脂或灌封胶。

10.根据权利要求3所述的一种微型振弦式应变计，其特征在于，所述磁钢（3-2）为永磁材料。