CN1351250A - 锚索测力传感器 - Google Patents
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Abstract
一种锚索测力传感器,由带中孔的柱体油缸和带保护外壳的液体压力传感器连接而成。油缸缸体内装有带中孔的活塞,活塞与缸体之间设有密封圈,活塞底部与缸体之间充满粘稠液体,缸体的液体部位有一通孔与传感器测压孔连通。传感器由保护外壳和压力传感部分组成,两者之间垫有柔性绝缘垫圈进行减震和电绝缘。因而这种锚索测力传感器精度高、抗震动和电干扰、长期稳定性好,用中等压力的各种液体压力传感器可测量大吨位(1000KN以上)的力。
Description
本发明属于力传感器。
与本发明最相近的技术方案，是丹东市三达测试仪器厂的“GMS型锚索测力计”。它的结构是由具有中孔的塔形油缸和竖式振弦液体压力传感器通过油管连接而成。其工作原理是：测锚索拉力时，锚索穿过钢筋混凝土基座垫板、测力计中孔、垫板、千斤顶和锚固头连接。操作千斤顶对锚索施加预拉力，锚索拉力作用于测力计油缸，转换为油缸里油的压力，通过油管作用于压力传感器的工作膜，膜挠曲使弦的拉力减小，其谐振频率降低。将压力传感器与二次仪表连接，通过传感器里磁头板上的两个磁感元件的作用，使弦起振并把机械振动转换为同频率的电信号，由二次仪表显示频率或直接显示锚索拉力。该锚索测力计的主要缺点是：(1)塔形油缸由钢板焊接而成。锚索作用于油缸的力，一部分消耗于钢板变形，即只有部分力转换为液体(油)压力，使压力传感器测量结果误差偏大，产品介绍上无精度指标；其次，一旦焊缝开裂漏油，油缸将被压扁，使测量失效，并会使锚索有较大松弛、卸载，影响工程(如钢索斜拉桥)安全。(2)所用竖式振弦液体压力传感器，其工作膜与外壳通过螺纹连接成一体，使得在从厂家到用户的运输过程中和以后的使用过程中，受到震动、碰撞以及冷热作用，外壳发生微小变形就会改变传感器的输出频率，影响其精度，即传感器稳定性差。而锚索测力持续时间很长，要求传感器有良好的稳定性，才能获得可靠的数据。由于该锚索测力计存在精度低、稳定性差的缺点，因此有进一步改进的必要。
本发明的目的是发明一种精度高、抗干扰、性能稳定的锚索测力传感器，其油缸万一泄漏时，可将锚索的松弛限定在事先调好的很小范围内，锚索仅发生微小卸载，不影响工程安全。
本发明的技术方案是：由带中孔的油缸和压力传感器密封连接而成；其中带中孔的油缸是在一个带有中孔的柱体油缸内装有带中孔的活塞，活塞的内、外圆装有密封圈与油缸体实现密封，活塞底部与油缸底部之间充满少量的粘稠液体，油缸一侧有一通孔与粘稠液体连通，通孔外口密封连接着带有引液孔的引液盖，再将压力传感器用柔性绝缘垫固定在一个保护壳内，并从保护壳后端引出信号线，保护壳前端固定在引液盖上，从而使粘稠液体的压力作用在传感器的受力部位。测锚索拉力时，锚索的力通过垫板作用在油缸活塞的端面，活塞挤压粘稠液体，液体通过引液孔作用在传感器的受力部位，将力信号转化为电信号输出，经二项仪表显示出力的大小。
本发明的积极效果是：(1)由于采用带有活塞的油缸做为采力部件，有液体润滑活塞上的密封圈，活塞与缸体之间的摩擦力很小，锚索作用于活塞的力几乎全部作用于液体，转换为液体压力，所以液体压力准确地与锚索拉力成正比，显著提高了测量精度；(2)活塞高出缸体的距离可由装入粘稠液体的数量进行控制，可事先调定为几毫米(例如1～5mm)。测锚索拉力的过程中，若液体泄漏，锚索最多只能将活塞压入缸体几毫米，对于长为数十米的锚索仅松弛几毫米，其拉力减小甚微，不会影响工程安全；(3)由于压力传感器的传感部分是一个独立部件，被保护在外壳内，两者之间隔有柔性绝缘垫，因此当传感器外壳受到外界作用发生一般变形时，对传感部分并无影响，而且可使震动、碰撞对传感部分的影响大为减弱，可使外界强电接触外壳也不干扰传感部分的工作，以及显著减弱冷热变化对传感部分的影响。(4)上述结构使得压力传感器可以选用各种不同工作原理的传感器，如振弦式、电阻应变式和压阻式等。
下面结合附图来说明本发明一个实施例。图一是本发明实施例的外观结构图；图二是油缸内部结构的剖视图；图三是竖式振弦液体压力传感器的内部结构剖视图。(1)油缸，(2)竖式振弦液体压力传感器；(3)缸体，(4)活塞，(5)黄油，(6)、(7)O型橡胶密封圈，(8)、(11)、(20)、(24)O型橡胶密封圈，(9)引液盖，(10)小活塞，(12)工作膜，(13)尼龙垫圈，(14)装弦架，(15)保护外壳，(16)钢弦，(17)电缆扦头座，(18)后盖，(19)接线板，(21)磁头板，(22)感应磁头，(23)激发磁头。
由图看出，本发明由带中孔的油缸(1)和竖式振弦液体压力传感器(2)通过螺纹连接组成，油缸(1)的缸体(3)上面安装有活塞(4)，两者之间充满粘稠液体——黄油(5)，两者的结合面上设置有O型密封圈(6)、(7)。液体压力传感器(2)的引液盖(9)与油缸(1)螺纹连接处设有O型密封圈(8)，引液盖(9)和保护外壳(15)螺纹连接，保护外壳的另一端螺纹连接着带扦头座(17)的后盖(18)。压力传感器(2)的核心部分(传感部分)由工作膜(12)、与工作膜(12)螺纹连接在螺纹上涂万能胶固定的装弦架(14)、钢弦(16)和磁头板(21)等组成。磁头板上的激发磁头(22)和感应磁头(23)通过接线板(19)与扦头座(17)连接。传感部分与保护外壳(15)之间，垫有O型橡胶密封圈(11)、(20)和尼龙垫圈(13)，进行减震、绝缘，并有减慢热传导影响的作用，显著提高了传感器的稳定性。由于传感部分是一个独立部件，不受外壳变形影响，所以传感器不但精度高，而且精度稳定不变；又由于工作膜(12)只承受由小活塞(10)传来的不大的力，故可用一个很小量程的工作膜测量很高的液体压力，成本低而综合性能高。油缸中不用机油而用粘稠的黄油，既能保证可靠密封，又能润滑O型橡胶密封圈延长其寿命，提高了锚索测力传感器的长期可靠性。
Claims (1)
1.一种锚索测力传感器，其特征是：由带中孔的油缸和压力传感器密封连接而成；其中带中孔的油缸是在一个带有中孔的柱体油缸内装有带中孔的活塞，活塞的内、外圆装有密封圈与油缸体实现密封，活塞底部与油缸底部之间充满少量的粘稠液体，油缸一侧有一通孔与粘稠液体连通，通孔外口密封连接着带有引液孔的引液盖，再将压力传感器用柔性绝缘垫固定在一个保护壳内，并从保护壳后端引出信号线，保护壳前端固定在引液盖上，从而使粘稠液体的压力作用在传感器的受力部位。
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