CN112629732B - 一种镶嵌式索力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镶嵌式索力传感器，包括上下叠置的上压环、下压环，以及位于上压环、下压环之间的多个负荷传感器；下压环的上表面设有环形凹槽，所述环形凹槽中设有环状弹性体；所述上压环的下表面对应所述环形凹槽位置处设有伸入环形凹槽的环状凸台，环状凸台的高度大于环状弹性体的上表面到下压环的上表面的距离，所述环状凸台上设有多个安装槽，所述多个安装槽内均镶嵌有所述负荷传感器，所述安装槽设有供所述负荷传感器的引出线通过的径向出线孔。本发明的镶嵌式索力传感器，其高度极小，重量轻，负荷传感器可标准化，多路输出，长期使用的可靠性高，结构简单，造价成本低，可用于测试斜拉桥拉索拉力和悬索桥吊杆拉力等。

Description

一种镶嵌式索力传感器

技术领域

本发明涉及负荷传感设备技术领域，尤其涉及一种镶嵌式索力传感器。

背景技术

在许多工业生产和工程建设中需要长期使用大承载力的负荷传感器，负荷传感器需要安装在体积大、荷载大的物体上，如大型设备、建筑、桥梁、海洋平台等建筑物等。现有的负荷传感器以电阻丝片为敏感元件粘贴在感受荷载并产生微量弹性变形的金属弹性元件上，通过测试电阻丝片的电压变化测试作用在弹性元件上的荷载。现有的负荷传感器存在的问题有：结构高度过高、承受荷载的弹性体体积过大、无法安装在某些特定形状的结构物中，而且造价过高，长期使用过程中可靠性不高等。

因此亟需提供一种结构简单、造价低的镶嵌式索力传感器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种镶嵌式索力传感器，其解决了现有的负荷传感器结构尺寸过大、无法安装于结构物中且造价高昂的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供一种镶嵌式索力传感器，所述镶嵌式索力传感器包括上下叠置的上压环、下压环，以及位于所述上压环、下压环之间的负荷传感器；

所述下压环的上表面设有环形凹槽，所述环形凹槽中设有环状弹性体；所述上压环的下表面对应所述环形凹槽位置处设有伸入所述环形凹槽的环状凸台，所述环状凸台的高度大于所述环状弹性体的上表面到所述下压环的上表面的距离，所述环状凸台上设有多个安装槽，所述安装槽内均镶嵌有所述负荷传感器；

所述环状弹性体的材质为橡胶或聚氨酯。

可选地，所述环状弹性体的顶部周边，设有与所述环形凹槽的侧立面以及所述环状凸台的底面接触的环形密封圈，所述密封圈的横截面呈倒“L”形，所述环状弹性体的顶面与所述环状凸台的底面抵触，所述环状弹性体的底面与所述环形凹槽的底面抵触。

可选地，所述上压环的上表面为平面，所述上压环的外侧立面为柱面，所述上压环的中间设有柱状孔。

进一步地，所述柱面为圆柱面，所述柱状孔为圆孔。

可选地，所述下压环的下表面为平面，所述下压环的外侧立面为柱面，所述下压环的中间设有柱状孔。

进一步地，所述柱面为圆柱面，所述柱状孔为圆孔。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的镶嵌式索力传感器，由于采用上压环、下压环和多个负荷传感器，相对于现有技术而言，其高度极小，重量轻，负荷传感器体积小而且可标准化，多路输出，长期使用的可靠性高，加工方便，造价低，可串接于锚具与结构物之间，用以长期精确监测斜拉桥拉索、悬索桥吊杆和系杆拱桥吊杆的拉力。

附图说明

图1为本发明的镶嵌式索力传感器的剖视示意图；

图2为图1中的镶嵌式索力传感器的实施例1在Ⅰ-Ⅰ处的剖面示意图；

图3为本发明的镶嵌式索力传感器的实施例2的Ⅰ-Ⅰ处的剖面示意图；

图4为图1中的镶嵌式索力传感器在Ⅱ-Ⅱ处的剖面示意图；

图5为图1中A处的局部放大示意图。

【附图标记说明】

1：上压环；2：下压环；3：负荷传感器；4：环状弹性体；5：密封圈；6：出线孔。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”......等方位名词以图1的定向为参照。

图1所示本发明的镶嵌式索力传感器的第一种实施例，该镶嵌式索力传感器包括上下叠置的上压环1、下压环2，以及位于上压环1、下压环2之间的多个负荷传感器3。

结合图5所示，下压环2的上表面设有环形凹槽，下压环2的下表面为平面，下压环2的外侧立面为柱面，柱面优选为圆柱面，下压环2的中间设有柱状孔，柱状孔优选为圆孔。下压环2的上方安装有上压环1，上压环1的上表面为平面，上压环1的下表面对应环形凹槽位置处设有凸伸入环形凹槽内的环状凸台，环状凸台的高度B大于环状弹性体4的上表面到下压环2的上表面的距离C，结合图2所示，环状凸台上设有两个安装槽，两个安装槽内分别镶嵌有两个负荷传感器3，两个安装槽均设有供负荷传感器3的引出线通过的径向出线孔6。上压环1外侧立面为柱面，柱面优选为圆柱面，上压环中间设有柱状孔，柱状孔优选为圆孔。

结合图4所示，下压环2上表面的环形凹槽中设有环状弹性体4，环状弹性体4的材质可为橡胶或聚氨酯等固体流变材料。环状弹性体4的顶部周边，设有与所述环形凹槽的侧立面，以及环状凸台的底面接触的环形密封圈5，密封圈5的横截面呈倒“L”形，环状弹性体4的顶面与环状凸台的底面抵触，环状弹性体4的底面与下压环2环形凹槽的底面抵触。

图3所示本发明的镶嵌式索力传感器的第二种实施例，该镶嵌式索力传感器，在实施例1的镶嵌式索力传感器基础上，在上压环1下表面的环状凸台上设有四个安装槽，四个安装槽内均镶嵌有负荷传感器3。

为了使镶嵌式索力传感器更精确而且使用年限更长的监测斜拉桥拉索、悬索桥吊杆和系杆拱桥吊杆的拉力，上压环1下表面的环状凸台上安装的负荷传感器3的数量可以为一个、两个，也可以为三个、四个、五个，或者更多个。

本发明的镶嵌式索力传感器的工作过程：

桥梁拉索的拉力通过锚具作用在下压环2下表面上的荷载通过环状弹性体4均匀传递至上压环1，再传递至支撑镶嵌式索力传感器的桥梁结构构件。环状弹性体4将荷载均匀分布于与其接触的上下表面，多个负荷传感器3在均布压力的作用下产生信号输出，此输出信号与作用在镶嵌式索力传感器的荷载成正比，反之，通过测量输出信号的大小，可反求作用在镶嵌式索力传感器上的荷载。下压环2环形凹槽的侧壁用以限制弹性体的侧向变形，密封圈5用以限制弹性体从上压环1下面的环状凸台与下压环2上面的环形凹槽之间的缝隙挤出。

本发明的镶嵌式索力传感器高度极小，重量轻，负荷传感器可标准化，多路输出，长期使用的可靠性高，加工方便，造价低。本发明的镶嵌式索力传感器可串接于锚具与结构物之间，用以长期监测斜拉桥拉索、悬索桥吊杆和系杆拱桥吊杆的拉力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种镶嵌式索力传感器，其特征在于：所述镶嵌式索力传感器包括上下叠置的上压环(1)、下压环(2)，以及位于所述上压环(1)、下压环(2)之间的负荷传感器(3)；

所述下压环(2)的上表面设有环形凹槽，所述环形凹槽中设有环状弹性体(4)，所述环状弹性体(4)的材质为橡胶或聚氨酯；所述上压环(1)的下表面对应所述环形凹槽位置处设有伸入所述环形凹槽内的环状凸台，所述环状凸台的高度大于所述环状弹性体(4)的上表面到所述下压环(2)的上表面的距离；所述环状凸台上设有多个安装槽，所述安装槽内均镶嵌有所述负荷传感器(3)。

2.如权利要求1所述的镶嵌式索力传感器，其特征在于：所述环状弹性体(4)的顶部周边，设有与所述环形凹槽的侧立面以及所述环状凸台的底面接触的环形密封圈(5)，所述密封圈(5)的横截面呈倒“L”形，所述环状弹性体(4)的顶面与所述环状凸台的底面抵触，所述环状弹性体(4)的底面与所述环形凹槽的底面抵触。

3.如权利要求1或2所述的镶嵌式索力传感器，其特征在于：所述上压环(1)的上表面为平面，所述上压环(1)的外侧立面为柱面，所述上压环(1)的中间设有柱状孔。

4.如权利要求3所述的镶嵌式索力传感器，其特征在于：所述柱面为圆柱面，所述柱状孔为圆孔。

5.如权利要求1或2所述的镶嵌式索力传感器，其特征在于：所述下压环(2)的下表面为平面，所述下压环(2)的外侧立面为柱面，所述下压环(2)的中间设有柱状孔。

6.如权利要求5所述的镶嵌式索力传感器，其特征在于：所述柱面为圆柱面，所述柱状孔为圆孔。

Images