CN212030467U - 一种高温应变传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温应变传感器，所述高温应变传感器包括基板、光缆和测应变元件；所述测应变元件设于所述光缆内，随所述光缆插入所述基板内；所述基板用于粘贴于待检测元件上；所述基板、所述光缆和所述测应变元件均由耐高温材料制成。本实用新型的高温应变传感器可以满足应变传感器在高温环境下使用的需求，应用范围广。

Description

一种高温应变传感器

技术领域

本实用新型涉及高温检测技术领域，特别是涉及一种高温应变传感器。

背景技术

随着我国经济及科学技术的发展，越来越多的大型设备或工程结构在使用期间不可避免地受到各种各样的冲击、疲劳等因素的影响，进而产生结构裂纹或变形。这些结构裂纹或变形如若不及早发现，便会随着使用时间的增长发生扩展，不仅会对结构部位产生损坏，极有可能影响到设备的安全运行或结构的稳定。

应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片则是其最常采用的传感元件，它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件，利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。

材料在高温状态下电子性能测量是进行材料基础研究及材料应用开发必不可少的实验手段。某些检测情况下需要在高温环境中测试材料及元件的特性，例如检测高温下材料或元件的应力变化等，目前的应变式传感器无法应用于高温环境(室温至1000℃的温度区间)下，普通应变传感器无法满足上述需求。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是:提供一种高温应变传感器，解决常见的应变式传感器不能在高温环境下使用的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种高温应变传感器，所述高温应变传感器包括基板、光缆和测应变元件；

所述测应变元件设于所述光缆内，随所述光缆插入所述基板内；

所述基板用于粘贴于待检测元件上；

所述基板、所述光缆和所述测应变元件均由耐高温材料制成。

其中，所述基板包括位于中部的测量轴部和分别位于所述测量轴部两端的粘接部，所述光缆分别从两侧的所述粘接部处与所述基板连接。

其中，所述粘接部设有多个粘胶点。

其中，多个所述粘胶点以所述测量轴部的中垂线为中心线对称分布。

其中，每个所述粘接部设有四个所述粘胶点，其中两个所述粘胶点分别设于所述基板的焊接口处，另外两个所述粘胶点分别设于所述基板的副焊接口处。

其中，所述焊接口设于所述基板上接近所述测量轴部的一端，所述副焊接口设于所述基板上远离所述测量轴部的一端。

其中，所述测应变元件通过耐高温胶水粘贴于所述基板内。

其中，所述测应变元件为高温光纤光栅。

其中，所述光缆的外层为陶瓷纤维编织层。

其中，所述基板的材质为Inconel600合金。

本实用新型的高温应变传感器的有益效果：区别于现有技术的情况，本申请通过在应变式传感器上设置测应变元件，同时应变传感器的外部零部件均使用耐高温材料制作，满足应变传感器在在高温环境下使用的需求，应用范围广。

附图说明

为更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型高温应变传感器的立体图；

图2是图1中基板的主视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1是本实用新型高温应变传感器的立体图，高温应变传感器包括基板1、光缆2和测应变元件3。测应变元件3设于光缆2内，随光缆2插入基板1内。基板1内用于粘贴于待检测元件上；基板1、光缆2和测应变元件3均由耐高温材料制成。应变传感器的使用方法通常为粘贴于待检测元件上，当待检测元件受应力发生形变时，应变传感器内可以得到待检测元件上发生的应变情况，本申请中的基板1在使用时基板1粘贴于待检测元件或材料的表面，用于检测待检测元件或材料的形变和应力。光缆2用于与外部电连接，内部设有光导纤维，一端连接有测应变元件3，测应变元件3和光缆2的一端插入基板1内，随基板1一同粘贴于待检测元件上，用于检测待检测元件或材料的应力变化，应用于某些特殊的使用场合，例如在高温环境下检测材料或元件的应力变化。为使应变传感器可以在高温环境下工作，本申请的基板1、光缆2和测应变元件3均由耐高温材料制成，至少可以在室温至1000℃的温度区间内使用。通过上述设置，本申请的高温应变传感器可以测量应力变化，同时也可以满足在高温状况下使用的需求，用途多样，满足了多种不同的使用需求。

请参阅图2，图2为基板的主视图，本实施例中的基板1包括位于中部的测量轴部11和分别位于测量轴部11两端的粘接部12，光缆2分别从两侧的粘接部12处与基板1连接。测量轴部11位于基板1的中部位置，在使用时测量轴部11不与待检测元件或材料粘贴，基板1通过两端的粘接部12粘贴于待检测元件或材料上。测量轴部11横向的中心线为与待检测元件或材料粘贴时的基准，可以在与待检测元件或材料上事先预设检测位置，通过该基准判断基板1是否粘贴在了预设位置，从而进行位置调整。光缆2和测应变元件3穿设在两端的粘接部12内，与基板1进行连接，光缆2的另一端与外部仪器进行电连接。

本实施例中的粘接部12设有多个粘胶点10，粘胶点10处设有粘胶，用于使基板1与待检测元件或材料进行粘贴。粘胶点10的数量为多个，分别分布于粘接部12的不同位置，使粘接部12与待检测元件或材料的粘贴更加稳定，避免检测过程中待检测元件或材料发生形变时，由于粘接不牢固导致基板1与待检测元件或材料脱离，从而无法进行形变和温度检测。

本实施例中的多个粘胶点10以测量轴部11的中垂线为中心线对称分布。本申请中的粘接部12设置于基板1的两端，用于与待检测元件或材料粘接，粘接的位置即为粘胶点10。粘胶点10涂布有耐高温胶水，耐1500℃甚至更高的温度，附着力好，不开裂和起泡，使粘贴更牢固。多个粘胶点10轴对称布置在粘接部12上，使基板1粘贴于待检测元件或材料上后粘胶点10的受力更加稳定，避免基板1在使用过程中与待检测元件或材料脱离。

本实施例中的每个粘接部12设有四个粘胶点10，其中两个粘胶点10分别设于基板1的焊接口13处，另外两个粘胶点10分别设于基板1的副焊接口14处。粘接部12上形成有多个焊接口13和副焊接口14，本实施例中焊接口13和副焊接口14的数量均为两个，且两个焊接口13设于基板1上接近测量轴部11的一端，副焊接口14设于基板1上远离测量轴部11的一端。也即，两个粘胶点10位于接近测量轴部11处，两个粘胶点10位于远离测量轴部11处，粘胶点10分布于粘接部12的四角方向，以稳固的将基板1粘贴于待检测元件或材料上。当然，粘胶点10的数量和位置不仅限于上述情况，可以根据具体使用情况变化，例如设置更多的粘胶点10，在粘接部12的四个方向上增加四个粘胶点10，粘接更牢固。也可以只在粘接部12的中心设置一个粘胶点10，也能达到将粘接部12粘贴于待检测元件或材料的作用。

本实施例中的测应变元件3为高温光纤光栅，且测应变元件3通过耐高温胶水粘贴于基板1内。高温光纤光栅是通过紫外光，利用相位掩模版刻写在光纤上制作的一种波长反射型光器件，是基本的光纤传感元件，广泛应用在通信传感领域，具有中心波长，性能稳定，反射率高，3dB带宽小的优点，同时高温光纤光栅可耐温高温，可用于在高温环境下使用。高温光纤光栅通过粘贴或焊接方式固定于基板1内，对待检测材料进行测温，可以避免高温光纤光栅在使用过程中晃动。本实施例中优选耐高温胶水粘贴的方式，实施工艺较为简单，成本低，同时耐高温胶水耐1500℃甚至更高的温度，附着力好，不开裂和起泡，使测应变元件3的粘贴更稳固。

本申请的测应变元件3在封装进基板1前，需先预拉一定的长度，如预拉2.5nm，使测应变元件3在封装前存在一定的拉伸力，避免粘贴在待检测元件或材料上的粘接部12在受挤压变形后，测应变元件3悬空不受力，无法对待检测元件或材料的形变进行检测。对测应变元件3预拉到预定长度后用耐高温胶水把两端封装进粘接部12内，测应变元件3封装完毕。预拉长度可以根据实际需求进行变化，不同的预拉长度与测量的尺寸呈正相关，改变预拉长度即为改变可测量的尺寸范围。

本实施例中光缆2的外层为陶瓷纤维编织层，陶瓷纤维编织层为光缆的隔热涂层，可以耐高温1038度，防止在高温环境下光缆外层损坏，从而造成内部线缆损坏。

本实施例中基板1的材质为Inconel600合金，Inconel600合金是镍-铬-铁基固溶强化合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接性能，在1000℃以下具有满意的热强性和高的塑性。使用Inconel600合金制作基板1，可以适应高温的作业环境，避免变形和腐蚀。

使用本实用新型的高温应变传感器，区别于现有技术的情况，本申请通过在应变式传感器上设置测应变元件，同时应变传感器的外部零部件均使用耐高温材料制作，满足应变传感器在在高温环境下使用的需求，应用范围广。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高温应变传感器，其特征在于，所述高温应变传感器包括基板、光缆和测应变元件；

所述测应变元件设于所述光缆内，随所述光缆插入所述基板内；

所述基板用于粘贴于待检测元件上；

所述基板、所述光缆和所述测应变元件均由耐高温材料制成。

2.根据权利要求1所述的高温应变传感器，其特征在于，所述基板包括位于中部的测量轴部和分别位于所述测量轴部两端的粘接部，所述光缆分别从两侧的所述粘接部处与所述基板连接。

3.根据权利要求2所述的高温应变传感器，其特征在于，所述粘接部设有多个粘胶点。

4.根据权利要求3所述的高温应变传感器，其特征在于，多个所述粘胶点以所述测量轴部的中垂线为中心线对称分布。

5.根据权利要求4所述的高温应变传感器，其特征在于，每个所述粘接部设有四个所述粘胶点，其中两个所述粘胶点分别设于所述基板的焊接口处，另外两个所述粘胶点分别设于所述基板的副焊接口处。

6.根据权利要求5所述的高温应变传感器，其特征在于，所述焊接口设于所述基板上接近所述测量轴部的一端，所述副焊接口设于所述基板上远离所述测量轴部的一端。

7.根据权利要求1所述的高温应变传感器，其特征在于，所述测应变元件通过耐高温胶水粘贴于所述基板内。

8.根据权利要求1或7所述的高温应变传感器，其特征在于，所述测应变元件为高温光纤光栅。

9.根据权利要求1所述的高温应变传感器，其特征在于，所述光缆的外层为陶瓷纤维编织层。

10.根据权利要求1所述的高温应变传感器，其特征在于，所述基板的材质为Inconel600合金。

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