CN213985673U - 一种分体式应力传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分体式应力传感器，包括弹性金属薄片、弹性框架、柔性电路、全桥配置推力应变计、全桥配置扭矩应变计和信号线缆；所述的弹性金属薄片作为基体，一组推力应变计和一组扭矩应变计通过封装胶和弹性框架封装于分开的两块基体上。其有益效果在于：采用分体式模块设计，使该应力传感器能够临时性或永久性的在空间狭小的轭架空间中，在较大范围内适用于不同直径的阀杆(约25mm‑90mm)，应变片及信号线缆在制作阶段封装于基体和框架上，有效降低传统粘贴应变片所带来的放射性照射剂量。通过不同方向布置的全桥配置应变计，能够动态或静态地测量阀杆受到的推力和扭矩，在考虑到安装误差情况下，测试精度满足阀门诊断测试精度的要求，约为9％。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及核电厂阀门诊断用的一种分体式应力传感器。
背景技术
国内核电阀门种类和数量众多，其中一些重要阀门运行状态的优劣甚至会影响到核电机组的安全运行，故在核电机组大修时定期对阀门的状态进行诊断，可以在不解体阀门的前提下了解阀门的运行状态，提前发现其潜在缺陷并进行相关维修处理，以保障机组安全运行。
而阀杆在阀门运行中受到的推力和扭矩参数正是判断阀门运行状态的核心参数，但由于进行阀门诊断时，阀门已处于安装状态，无法再阀杆端部安装压力或扭矩传感器。且阀杆及轭架处的结构限制和核电厂内的放射性辐照限制，也增加了在阀杆上粘贴应变片并焊接线缆的难度，很难保证合适的应变片粘贴位置和应变片粘贴状态，从而影响测量精度。同时，还可能会造成较高的人员辐照剂量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种分体式应力传感器，主要应用于阀杆直径较大(直径＞25mm)的场合，安装在阀杆光杆上测量推力和扭矩，安装和拆卸方便、操作简单，能够提高核电厂阀门性能诊断的工作效率。
本实用新型的技术方案如下：一种分体式应力传感器，包括弹性金属薄片、弹性框架、柔性电路、全桥配置推力应变计、全桥配置扭矩应变计和信号线缆；所述的弹性金属薄片作为基体，一组推力应变计和一组扭矩应变计通过封装胶和弹性框架封装于分开的两块基体上。
所述的弹性金属薄片由铍铜合金材料制成，为矩形薄片结构。
所述的弹性框架由合成树脂材料制成，为中间开槽的矩形薄片，薄片的两侧竖边各布置有开口的凸起结构。
所述的柔性电路封装于弹性框架上，连接应变计电路与信号线缆。
所述的全桥配置推力应变计为四个应变片组成的惠斯通测量电路，以两个应变片为一组分别布置于两块弹性金属薄片上。
所述的全桥配置扭矩应变计为四个应变片组成的惠斯通测量电路，以两个应变片为一组分别布置于两块弹性金属薄片上，应变片与弹性金属薄片的横边呈±45°角布置。
所述的信号线缆用于连接应变计与测试主机，将应变计产生的电压信号输出给测试主机。
本实用新型的有益效果在于：采用分体式模块设计，使该应力传感器能够临时性或永久性的在空间狭小的轭架空间中，在较大范围内适用于不同直径的阀杆(约25mm-90mm)，应变片及信号线缆在制作阶段封装于基体和框架上，有效降低传统粘贴应变片所带来的放射性照射剂量。通过不同方向布置的全桥配置应变计，能够动态或静态地测量阀杆受到的推力和扭矩，在考虑到安装误差情况下，测试精度满足阀门诊断测试精度的要求，约为9％。同时，该传感器可拓展应用于其他领域内的推力和扭矩测量。
附图说明
图1为本实用新型所提供的一种分体式应力传感器的贴片结构示意图；
图2为本实用新型所提供的一种分体式应力传感器单瓣结构示意图；
图3为本实用新型所提供的一种分体式应力传感器安装应用示意图。
图中：1弹性金属薄片，2全桥配置推力应变计，3全桥配置扭矩应变计，4信号线缆，5柔性电路，6弹性框架，7线缆扎带，8安装扎带，9分体式应力传感器，10阀杆，11阀门轭架。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型所提供的一种分体式应力传感器，包括弹性金属薄片、弹性框架、柔性电路、全桥配置推力应变计、全桥配置扭矩应变计和信号线缆；其中，弹性金属薄片作为基体，一组推力应变计和一组扭矩应变计通过封装胶和弹性框架封装于分开的两块基体上。
所述的弹性金属薄片由铍铜合金材料制成，为矩形薄片结构；
所述的弹性框架由合成树脂材料制成，为中间开槽的矩形薄片，薄片的两侧竖边各布置有开口的凸起结构；
所述的柔性电路封装于弹性框架上，连接应变计电路与信号线缆；
所述的全桥配置推力应变计为四个应变片组成的惠斯通测量电路，以两个应变片为一组分别布置于两块弹性金属薄片上；
所述的全桥配置扭矩应变计为四个应变片组成的惠斯通测量电路，以两个应变片为一组分别布置于两块弹性金属薄片上，应变片与弹性金属薄片的横边呈±45°角布置；
所述的信号线缆用于连接应变计与测试主机，将应变计产生的电压信号输出给测试主机。
如图1、图2和图3所示，本实用新型所提供的一种分体式应力传感器，包括弹性金属薄片1、全桥配置推力应变计2、全桥配置扭矩应变计3、信号线缆4、柔性电路5、弹性框架6和线缆扎带7。
所述的弹性金属薄片1由铍铜合金材料制成，为长宽相近的矩形薄片结构，全桥配置推力应变计2和全桥配置扭矩应变计3封装于弹性金属薄片1上，应变计本身不与弹性框架6接触，而是在弹性金属薄片1和弹性框架6之间的缝隙中充满封装胶，再通过高温加压装置固化封装胶实现上述零件之间的连接。
全桥配置推力应变计2为四个应变片组成的惠斯通测量电路，以两个应变片为一组分别布置于两块弹性金属薄片上，每组应变片各有一个应变片与弹性金属薄片的横边平行布置，另一个与上述横边垂直布置，用于测量阀杆10受到推力所产生的轴向应变，再通过计算公式推导相应的推力参数值。
全桥配置扭矩应变计3为四个应变片组成的惠斯通测量电路，以两个应变片为一组分别布置于两块弹性金属薄片上，应变片与弹性金属薄片的横边呈±45°角布置，用于测量阀杆10受到扭矩所产生的与阀杆轴线呈±45°的应变，再利用计算公式推导相应的扭矩参数值。
信号线缆4一端焊接于柔性电路上，另一端为测试主机接口，将应变计产生的推力电压信号和扭矩电压信号输出。
柔性电路5是以聚酰亚胺为基材制成的挠性印刷电路，通过封装胶封装于弹性框架6上，一端通过预留的端子与信号线缆焊接，另一端通过漆包线与应变计电路连接。
弹性框架6由合成树脂材料制成，为中间开槽的矩形薄片，框架的两侧竖边各布置有开口的凸起结构，为线缆扎带7和安装扎带8预留接口，线缆扎带7将信号线缆4绑扎于凸起结构上，防止信号线缆4在受到外力的作用下影响应变片的测量精度。
使用方法：首先将安装扎带8穿过分体式应力传感器9的两瓣，两瓣传感器在扎带上距离的调整为待测阀杆10周长的一半，在弹性金属薄片1外侧和阀杆10上的安装区域均匀涂抹粘合剂，再将安装扎带8与分体式应力传感器9整体套于阀杆10上，对准安装区域后，通过扎带枪收紧安装扎带8，为粘合剂固化提供合适的压力，待粘合剂固化完成后，再将信号线缆4与测试主机相连即可。
Claims (7)
1.一种分体式应力传感器，其特征在于：包括弹性金属薄片、弹性框架、柔性电路、全桥配置推力应变计、全桥配置扭矩应变计和信号线缆；所述的弹性金属薄片作为基体，一组推力应变计和一组扭矩应变计通过封装胶和弹性框架封装于分开的两块基体上。
2.如权利要求1所述的一种分体式应力传感器，其特征在于：所述的弹性金属薄片由铍铜合金材料制成，为矩形薄片结构。
3.如权利要求1所述的一种分体式应力传感器，其特征在于：所述的弹性框架由合成树脂材料制成，为中间开槽的矩形薄片，薄片的两侧竖边各布置有开口的凸起结构。
4.如权利要求1所述的一种分体式应力传感器，其特征在于：所述的柔性电路封装于弹性框架上，连接应变计电路与信号线缆。
5.如权利要求1所述的一种分体式应力传感器，其特征在于：所述的全桥配置推力应变计为四个应变片组成的惠斯通测量电路，以两个应变片为一组分别布置于两块弹性金属薄片上。
6.如权利要求1所述的一种分体式应力传感器，其特征在于：所述的全桥配置扭矩应变计为四个应变片组成的惠斯通测量电路，以两个应变片为一组分别布置于两块弹性金属薄片上，应变片与弹性金属薄片的横边呈±45°角布置。
7.如权利要求1所述的一种分体式应力传感器，其特征在于：所述的信号线缆用于连接应变计与测试主机，将应变计产生的电压信号输出给测试主机。
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2020
- 2020-12-25 CN CN202023175988.5U patent/CN213985673U/zh active Active
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