CN112985667B - 板环式拉力传感器、基于其的无线检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及线缆拉力检测技术领域，具体地说，涉及一种板环式拉力传感器、基于其的无线检测系统及方法。其包括传感器本体，传感器本体包括应变体及供电装置；应变体两端均设有用于与卸扣配合的施工孔，应变体中部设有用于设置传感器电路的电路孔；应变体位于电路孔处设置供电支架，供电装置包括装置壳体及电池模块，电池模块设于壳体内；装置壳体通过供电支架可拆卸地设于应变体处，电池模块用于向传感器电路供电。本发明能够较佳地实现对线缆拉力的检测。

Description

板环式拉力传感器、基于其的无线检测系统及方法
技术领域
本发明涉及线缆拉力检测技术领域，具体地说，涉及一种板环式拉力传感器、基于其的无线检测系统及方法。
背景技术
随着国家电网建设的不断发展，电力工程建设施工任务越来越繁重，输电线路的铁塔向多回路、大荷载方向发展，铁塔越来越高、塔材越来越重，特别是在地理环境复杂，气候恶劣的施工环境下，施工现场受力实验检测、施工过程受力监测数据的准确性极为重要。
现有用于测量电力线缆张力的拉力传感器仅充当敏感元件，其在实际使用时，需要自测量端引出电源线及数据线，以实现供电和数据传输，这就严重制约了其应用场景，尤其是高空作业的场景。
发明内容
本发明提供了一种板环式拉力传感器，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
根据本发明的板环式拉力传感器，其包括传感器本体，传感器本体包括应变体及供电装置；应变体两端均设有用于与卸扣配合的施工孔，应变体中部设有用于设置传感器电路的电路孔；
应变体位于电路孔处设置供电支架，供电装置包括装置壳体及电池模块，电池模块设于壳体内；装置壳体通过供电支架可拆卸地设于应变体处，电池模块用于向传感器电路供电。
本发明中，通过在应变体处设置独立的供电装置，故而使得传感器本体能够较佳地具备自供电功能，且使得在传感器电路处设置无线通信电路成为可能，故而使得其能够较佳地摆脱数据线和/或电源线的限制，成为一个独立传感器系统，从而适用性更强。
作为优选，应变体构造成在长度方向上进行延伸的板状，应变体中部形成长方体状的平直段，应变体两端形成半圆状的圆弧段；电路孔自厚度方向贯穿地设于平直段中部，施工孔自厚度方向贯穿地设于圆弧段处。通过设置圆弧段，能够较佳地优化应变体的结构使得其能够具备较小的自重，且圆弧段的受力特性更好，故而能够较佳对线缆处的力进行承载。
作为优选，平直段位于宽度方向的两侧处共设有4个支架安装槽孔，该4个支架安装槽孔关于沿应变体长度方向和宽度的中截面对称；支架安装槽孔沿应变体厚度方向延伸，并在应变体厚度方向的两侧及宽度方向的对应侧处形成开口；支架安装槽孔具有第一构成段和第二构成段，第一构成段的横截面呈长方形，第二构成段的横截面呈圆形。从而能够较佳地形成对供电装置的安装结构。
作为优选，供电支架具有相同的2个支架组件，该2个支架组件用于分别设于所述4个支架安装槽孔两侧处，任一支架组件处均设供电装置；支架组件具有长方体状的组件主体组件主体内侧对应第二构成段处形成组件主体安装柱，同一支架安装槽孔两侧处的组件主体安装柱通过螺栓连接。从而能够较佳地实现供电支架的安装。
作为优选，组件主体内侧对应电路孔处设第一导电片安装部，第一导电片安装部用于安装第一导电片；第一导电片安装部包括第一导电片安装孔，第一导电片自组件主体内侧伸出至组件主体外侧地设于第一导电片安装孔处。从而能够较佳地实现电源的接入。
作为优选，第一导电片安装部外周形成用于安装密封垫片的第一密封圈安装槽，第一密封圈安装槽同时位于电路孔外侧。从而能够较佳地实现对电路孔210的密封，进而能够较佳地实现对电路孔内的传感器电路的保护。
作为优选，装置壳体包括壳体本体和壳体盖板，壳体本体内设有用于放置电池模块的电池腔，壳体盖板设于电池腔开口处；壳体盖板对应第一导电片安装部处设有第二导电片安装部，第二导电片安装部用于设置第二导电片；第二导电片安装部包括第二导电片安装孔，第二导电片自壳体盖板内侧伸出至壳体盖板外侧地设于第二导电片安装孔处，第二导电片用于与第一导电片电配合。从而能够较佳地实现电源的接入。
作为优选，壳体盖板外侧形成配合凸台，组件主体外侧形成用于与配合凸台配合的配合凹槽。从而使得壳体盖板能够较佳地与组件主体形成配合。
作为优选，壳体盖板外侧位于第二导电片安装部的外周处设用于安装密封垫片的第二密封圈安装槽。从而能够较佳地对第二导电片与第一导电片的接触点形成保护。
作为优选，壳体本体位于应变体长度方向的两侧处设连接耳片，连接耳片处用于设置连接螺钉，支架组件对应连接耳片处设用于与连接螺钉配合的连接螺孔。从而能够较佳地实现壳体本体与支架组件的可拆卸式配合。
作为优选，连接螺钉包括用于与连接螺孔配合的螺钉主体，螺钉主体中部设置圆柱状的拧动件；连接耳片对应螺钉主体设有螺钉通孔，连接耳片对应拧动件处设置拧动件容纳槽。故而使得，使用者能够较佳地实现对供电装置的拆装。
本发明还提供了一种线缆拉力无线检测系统，其包括中任一上述的板环式拉力传感器。从而能够较佳地实现线缆拉力的检测。
本发明还提供了一种线缆拉力无线检测方法，其采用任一上述的线缆拉力无线检测系统对线缆拉力进行检测。从而能够较佳地实现线缆拉力的检测。
附图说明
图1为实施例1中的传感器本体的示意图；
图2为实施例1中的应变体的示意图；
图3为实施例1中的应变体的正面示意图；
图4为实施例1中的供电支架的示意图；
图5为实施例1中的支架组件的内侧面的示意图；
图6为实施例1中的支架组件的外侧面的示意图；
图7为实施例1中的壳体本体的示意图；
图8为实施例1中的壳体盖板的内侧面的示意图；
图9为实施例1中的壳体盖板的外侧面的示意图；
图10为实施例1中的连接螺钉的示意图；
图11为实施例1中的壳体盖板、壳体本体及支架组件的配合示意图；
图12为实施例1中的传感器电路的框图示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
结合图1和2所示，本实施例提供了一种板环式拉力传感器，其包括传感器本体100，传感器本体100包括应变体110及供电装置120；应变体110两端均设有用于与卸扣配合的施工孔111，应变体110中部设有用于设置传感器电路的电路孔210；
应变体110位于电路孔210处设置供电支架130，供电装置120包括装置壳体121及电池模块，电池模块设于壳体121内；装置壳体121通过供电支架130可拆卸地设于应变体110处，电池模块用于向传感器电路供电。
本实施例中，通过在应变体110处设置独立的供电装置120，故而使得传感器本体100能够较佳地具备自供电功能，且使得在传感器电路处设置无线通信电路成为可能，故而使得其能够较佳地摆脱数据线和/或电源线的限制，成为一个独立传感器系统，从而适用性更强。
其中，通过设置施工孔111能够较佳地与电缆的卸扣夹具配合，故而便于使用；通过设置电路孔210能够较佳地实现传感器电路的安装，故而结构合理，便于实现。
结合图3所示，应变体110构造成在长度方向上进行延伸的板状，应变体110中部形成长方体状的平直段231，应变体110两端形成半圆状的圆弧段232；电路孔210自厚度方向贯穿地设于平直段231中部，施工孔111自厚度方向贯穿地设于圆弧段232处。通过设置圆弧段232，能够较佳地优化应变体110的结构使得其能够具备较小的自重，且圆弧段232的受力特性更好，故而能够较佳对线缆处的力进行承载。
其中，平直段231位于宽度方向的两侧处共设有4个支架安装槽孔220，该4个支架安装槽孔220关于沿应变体110长度方向和宽度的中截面对称；支架安装槽孔220沿应变体110厚度方向延伸，并在应变体110厚度方向的两侧及宽度方向的对应侧处形成开口；支架安装槽孔220具有第一构成段221和第二构成段222，第一构成段221的横截面呈长方形，第二构成段222的横截面呈圆形。从而能够较佳地形成对供电装置120的安装结构。
结合图4所示，供电支架130具有相同的2个支架组件410，该2个支架组件410用于分别设于所述4个支架安装槽孔220两侧处，任一支架组件410处均设供电装置120；支架组件410具有长方体状的组件主体411组件主体411内侧对应第二构成段222处形成组件主体安装柱413，同一支架安装槽孔220两侧处的组件主体安装柱413通过螺栓连接。从而能够较佳地实现供电支架130的安装。
本实施例中，由于支架组件410对称地设于应变体110两边，且每个支架组件410处均设置供电装置120，故而能够较佳地保持应变体110的重心在其物理中心处，从而使得传感器本体100能够具备较佳地平衡性，这在高空作业中尤为重要，由于高空作业中传感器本体100处于悬空状态，若其重心偏离物理中心则必然会存在一个向某一方向偏移的力，该偏移的力必然会导致应变体110的形变，而传感器本体100测量拉力是通过对应变体110的形变进行测量得到，故该偏移力直接影响到传感器本体100的测量精度，且该力的大小与自重成正比，故对于越大量程的传感器本体，该偏移的力带来的误差则越大。本实施例中，通过将供电装置120对称地设于应变体110两侧，故而能够大大地降低因重心偏离物理中心而带来的误差。
此外，较为重要的一点是，由于支架组件410通过支架安装槽孔220设于应变体110处，故而支架组件410与应变体110之间并无直接的连接关系，这就使得所设置的支架组件410几乎不会对应变体110的应变量造成干扰，从而能够较佳地提升测量精度，降低测量误差，使得本实施例中的传感器本体100能够具备更佳的线性。
通过上述结构，使得本实施例中的传感器本体100在3000kN的额定载荷下，其精度能够达到0.02-0.03。而现有同类拉力传感器，其精度均在0.05以上。
其中，组件主体411内侧对应电路孔210处设第一导电片安装部412，第一导电片安装部412用于安装第一导电片；第一导电片安装部412包括第一导电片安装孔412a，第一导电片自组件主体411内侧伸出至组件主体411外侧地设于第一导电片安装孔412a处。从而能够较佳地实现电源的接入。
结合图5所示，第一导电片安装部412外周形成用于安装密封垫片的第一密封圈安装槽414，第一密封圈安装槽414同时位于电路孔210外侧。从而能够较佳地实现对电路孔210的密封，进而能够较佳地实现对电路孔210内的传感器电路的保护。
本实施例中，通过在电路孔210两侧处设置供电装置120，较为意外的发现由于供电装置120在工作中能够产生微弱的热量，而这恰巧能够保持传感器电路能够维持在一个较为恒定的温度范围内，故而使得本实施例中的传感器本体100能够具备较佳的抗温漂性能。
结合图7和8所示，装置壳体121包括壳体本体700和壳体盖板800，壳体本体700内设有用于放置电池模块的电池腔710，壳体盖板800设于电池腔710开口处；壳体盖板800对应第一导电片安装部412处设有第二导电片安装部810，第二导电片安装部810用于设置第二导电片；第二导电片安装部810包括第二导电片安装孔811，第二导电片自壳体盖板800内侧伸出至壳体盖板800外侧地设于第二导电片安装孔811处，第二导电片用于与第一导电片电配合。从而能够较佳地实现电源的接入。
结合图6、9及11所示，壳体盖板800外侧形成配合凸台910，组件主体411外侧形成用于与配合凸台910配合的配合凹槽510。从而使得壳体盖板800能够较佳地与组件主体411形成配合。
其中，壳体盖板800外侧位于第二导电片安装部810的外周处设用于安装密封垫片的第二密封圈安装槽920。从而能够较佳地对第二导电片与第一导电片的接触点形成保护。
其中，壳体本体700位于应变体110长度方向的两侧处设连接耳片720，连接耳片720处用于设置连接螺钉1000，支架组件410对应连接耳片720处设用于与连接螺钉1000配合的连接螺孔415。从而能够较佳地实现壳体本体700与支架组件410的可拆卸式配合。
结合图10所示，连接螺钉1000包括用于与连接螺孔415配合的螺钉主体1010，螺钉主体1010中部设置圆柱状的拧动件1020；连接耳片720对应螺钉主体1010设有螺钉通孔722，连接耳片720对应拧动件1020处设置拧动件容纳槽721。故而使得，使用者能够较佳地实现对供电装置120的拆装。
结合图12所示，基于本实施例中的板环式拉力传感器，本实施例还提供了一种线缆拉力无线检测系统，其传感器电路包括检测电路、处理电路、通信电路、供电电路及电池模块，其中，检测电路包括设于电路孔210内的应变片，其用于对应变体110的形变进行检测；处理电路能够基于单片机实现，其主要用于采集检测电路处的模拟量信号进而转换成数字量信号；通信电路能够采用现有的无线通信模组，进而能够较佳地实现检测数据的无线传输；供电电路能够采用现有的稳压电路，进而能够较佳地实现电池模块的稳定供电。
其中，应变片能够采用电阻应变片，从而能够较佳地将形变量转换成模拟量。
基于本实施例中的线缆拉力无线检测系统，本实施例还提供了一种线缆拉力无线检测方法，其基于本实施例的线缆拉力无线检测系统对线缆拉力进行检测。从而能够较佳地实现对线缆拉力的检测。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.板环式拉力传感器，其特征在于：包括传感器本体(100)，传感器本体(100)包括应变体(110)及供电装置(120)；应变体(110)两端均设有用于与卸扣配合的施工孔(111)，应变体(110)中部设有用于设置传感器电路的电路孔(210)；
应变体(110)位于电路孔(210)处设置供电支架(130)，供电装置(120)包括装置壳体(121)及电池模块，电池模块设于壳体(121)内；装置壳体(121)通过供电支架(130)可拆卸地设于应变体(110)处，电池模块用于向传感器电路供电；装置壳体(121)包括壳体本体(700)和壳体盖板(800)，壳体本体(700)内设有用于放置电池模块的电池腔(710)，壳体盖板(800)设于电池腔(710)开口处；
应变体(110)构造成在长度方向上进行延伸的板状，应变体(110)中部形成长方体状的平直段(231)，平直段(231)位于宽度方向的两侧处共设有4个支架安装槽孔(220)，该4个支架安装槽孔(220)关于沿应变体(110)长度方向和宽度的中截面对称；支架安装槽孔(220)沿应变体(110)厚度方向延伸，并在应变体(110)厚度方向的两侧及宽度方向的对应侧处形成开口；支架安装槽孔(220)具有第一构成段(221)和第二构成段(222)，第一构成段(221)的横截面呈长方形，第二构成段(222)的横截面呈圆形；
供电支架(130)具有相同的2个支架组件(410)，该2个支架组件(410)用于分别设于所述4个支架安装槽孔(220)两侧处，任一支架组件(410)处均设供电装置(120)；支架组件(410)具有长方体状的组件主体(411)，组件主体(411)内侧对应第二构成段(222)处形成组件主体安装柱(413)，同一支架安装槽孔(220)两侧处的组件主体安装柱(413)通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的板环式拉力传感器，其特征在于：应变体(110)两端形成半圆状的圆弧段(232)；电路孔(210)自厚度方向贯穿地设于平直段(231)中部，施工孔(111)自厚度方向贯穿地设于圆弧段(232)处。
3.根据权利要求1所述的板环式拉力传感器，其特征在于：组件主体(411)内侧对应电路孔(210)处设第一导电片安装部(412)，第一导电片安装部(412)用于安装第一导电片；第一导电片安装部(412)包括第一导电片安装孔(412a)，第一导电片自组件主体(411)内侧伸出至组件主体(411)外侧地设于第一导电片安装孔(412a)处。
4.根据权利要求3所述的板环式拉力传感器，其特征在于：第一导电片安装部(412)外周形成用于安装密封垫片的第一密封圈安装槽(414)，第一密封圈安装槽(414)同时位于电路孔(210)外侧。
5.根据权利要求3所述的板环式拉力传感器，其特征在于：壳体盖板(800)对应第一导电片安装部(412)处设有第二导电片安装部(810)，第二导电片安装部(810)用于设置第二导电片；第二导电片安装部(810)包括第二导电片安装孔(811)，第二导电片自壳体盖板(800)内侧伸出至壳体盖板(800)外侧地设于第二导电片安装孔(811)处，第二导电片用于与第一导电片电配合。
6.根据权利要求5所述的板环式拉力传感器，其特征在于：壳体盖板(800)外侧形成配合凸台(910)，组件主体(411)外侧形成用于与配合凸台(910)配合的配合凹槽(510)。
7.根据权利要求5所述的板环式拉力传感器，其特征在于：壳体盖板(800)外侧位于第二导电片安装部(810)的外周处设用于安装密封垫片的第二密封圈安装槽(920)。
8.根据权利要求5所述的板环式拉力传感器，其特征在于：壳体本体(700)位于应变体(110)长度方向的两侧处设连接耳片(720)，连接耳片(720)处用于设置连接螺钉(1000)，支架组件(410)对应连接耳片(720)处设用于与连接螺钉(1000)配合的连接螺孔(415)。
9.根据权利要求8所述的板环式拉力传感器，其特征在于：连接螺钉(1000)包括用于与连接螺孔(415)配合的螺钉主体(1010)，螺钉主体(1010)中部设置圆柱状的拧动件(1020)；连接耳片(720)对应螺钉主体(1010)设有螺钉通孔(722)，连接耳片(720)对应拧动件(1020)处设置拧动件容纳槽(721)。
10.线缆拉力无线检测系统，其包括权利要求1-9中任一所述的板环式拉力传感器。
11.线缆拉力无线检测方法，其基于权利要求10中的线缆拉力无线检测系统对线缆拉力进行检测。
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