CN2422642Y - 电感式应变计 - Google Patents
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Abstract
一种使用电感探头对混凝土结构内部应变进行测量的装置,电感探头7被埋入到被测混凝土构件8中并与混凝土构件外的信号处理器连接。电感探头由受到圆盘1、电感线圈2、导磁体4、外壁套管5和引线6构成。其中,电感探头采用差动式电感圈以提高测量精度。信号处理器内部采用交流电桥的方式进行信号提取。这种电感应变仪,可以精确测定混凝土结构内部应变,并且成本低、精度高、性能稳定及寿命长,适合于对结构物内部应力的长期检测。
Description
本实用新型涉及电子测量技术，具体地说，涉及一种利用电子技术可对混凝土结构中的微小应变进行监测的电感式应变仪。
在土木结构物中，往往由于某些预料不到的因素，使得其结构中可能会产生一些不应有的内部应力，这些应力造成的微小应变经过长期的积累会逐步扩大，最终导致结构物的毁坏，从而造成人民生命和财产的损失。因而，对结构内部的微小应变进行长期检测，及时发现结构物内部结构应变的变化，对于保障结构物安全及人民生命财产安全具有积极的作用。目前用于结构物监测的应变计绝大多数是采用电阻应变片式的感应探头，也有少数采用光学式的。电阻应变片本身的长期稳定性和使用寿命都不是很理想，对于寿命少则几十年、多则上百年的结构物来说是远远不够的，因此通常不用其作埋入式的半永久性监测。光学应变计检测灵敏、性能可靠，但是价格昂贵，不适合于大范围的监测。
本实用新型的目的在于提供一种应变仪，可以精确测定混凝土结构内部应变，并具有成本低、精度高、性能稳定及寿命长的特点，适合于大范围内的对结构物内部应力进行埋入式的长期检测。
本实用新型的目的是这样实现的，构造一种用于测量混凝土结构内部应变的电感式应变仪，包括被埋入到被测混凝土构件8中的电感探头7以及与所述电感探头7连接的信号处理器9，所述电感探头7包括两个分别与所述构件8浇铸在一起的受动圆盘1、安装在其中一个受动圆盘内侧的线圈2、与另一个受动圆盘通过细杆3连接的导磁体4、将所述两个受动圆盘1连到一起的薄壁钢管5以及引出导线6，所述引出导线6与所述信号处理器9连接。
按照本实用新型提供的电感式应变仪，其特征在于，所述线圈2为两段差动式结构的电感线圈。
按照本实用新型提供的电感式应变仪，其特征在于，所述信号处理器9上设有显示装置10以及数据通讯接口11，所述通讯接口11通过通信线路连接到监控中心12。
按照本实用新型提供的电感式应变仪，其特征在于，所述信号处理器9包含测量电桥13，与测量电桥13连接的放大器15、与测量电桥13连接的振荡器14，振荡器14和放大器15的输出端分别连接到相位检波器16的输入端，所述相位检波器16的输出端连接有滤波器17，所述滤波器17的输出端连接到A/D转换器18的输入端，所述A/D转换器18的输出端连接到微处理器19，所述微处理器19还连接有显示单元20和通讯端口21。
按照本实用新型提供的所述电感应变仪，其特征在于，所述测量电桥采用交流电桥方式提取信号。
实施本实用新型提供的电感应变仪，可以精确测定混凝土结构内部应变，并具有成本低、精度高、性能稳定及寿命长的特点，适合于大范围内的对结构物内部应力进行埋入式的长期检测。
下面结合附图和实施例，进一步说明本实用新型的特点，附图中：
图1是本实用新型的电感式应变仪中探头的结构示意图；
图2是探头中线圈电感量随内部导磁体位置变化的关系；
图3是本实用新型的电感式应变仪使用过程的示意图；
图4是本实用新型的电感式应变仪中信号处理器的结构组成示意图。
结合图1，说明本实用新型电感式应变仪的电感式应变探头，它包括两个与结构件浇铸在一起的受动圆盘1、安装在其中一个受动圆盘内侧的线圈2、与另一个受动圆盘通过细杆3连接的导磁体4、将两个受动圆盘连到一起的薄壁钢管5和引出导线6。当受动圆盘1之间的距离随混凝土构件内部的应变而发生微小变化时，导致导磁体4在线圈2中的相对位置发生变化，从而引起线圈2电感量的变化。这样，在混凝土构件外，通过导线6测量线圈2电感量的变化即可得到构件内部的应变值。为获得较高的测量精度，线圈2做成两段差动方式，当导磁体4在其内部滑动时，一段线圈电感量增加，另一段线圈电感量减少，这样利用电桥测量原理就可精确地测出两端线圈电感量的相对变化，从而得到导磁体4相对于线圈2位移量的精确值。用此位移量除以薄壁钢管5的长度，便可计算出应变值。
其中，探头中线圈2的电感量随内部导磁体4位置变化的关系如图2所示。可以看到，电感量随导磁体插入深度变化而变化，因此可以通过电感量变化检测出导磁体插入深度变化，从而反映探头轴向应变情况。
本实用新型的电感式应变仪的具体使用过程如下(见图3)，在土木结构的施工过程中，预先将电感应变探头7浇铸在混凝土8中需要监测应变的部位，同时将其引线6的端头留在混凝土构件之外，引线端头连接到安置在混凝土构件外部的信号处理器9，测量的结果可以直接由信号处理器9上的显示装置10显示或经数据通讯接口11送至远处的监控中心12。
信号处理器9的构造如图4所示，(由于其每个模块均可以用现有技术实现，故省略电路原理图)，该信号处理器的工作原理是这样的：作为传感器的差动式电感线圈与两个精密电阻组成测量电桥13，电桥的激励信号由振荡器14产生，电桥输出信号经放大器15放大后与激励信号一起送入相位检波器16及滤波器17进行检波和滤波，此时输出的直流信号的电压值就代表了电感探头7中导磁体4在线圈2中的相对位置。该信号经过A/D转换器18后成为数字信号被微处理器19读出，微处理器19可以通过显示器20显示测量结果，也可通过通讯接口21将数据送出，实现由电感型应变探头监测混凝土材料内部应变。这样，本实用新型的应变仪可采用埋入式的方法，对混凝土结构件内部应变进行长期监测。其特点包括：1)电感探头内部线圈采用差动式连接，以提高测量精度；2)信号处理器内部采用交流电桥的方式进行信号提取；3)信号处理器内部采用数字通讯接口的方式将测量数据送出。
Claims (5)
1、一种用于测量混凝土结构内部应变的电感式应变仪，其特征在于，包括被埋入到被测混凝土构件8中的电感探头7以及与所述电感探头7连接的信号处理器9，所述电感探头7包括两个分别与所述构件8浇铸在一起的受动圆盘1、安装在其中一个受动圆盘内侧的线圈2、与另一个受动圆盘通过细杆3连接的导磁体4、将所述两个受动圆盘1连到一起的薄壁钢管5以及引出导线6，所述引出导线6与所述信号处理器9连接。
2、根据权利要求1所述的电感式应变仪，其特征在于，所述线圈2为两段差动式结构的电感线圈。
3、根据权利要求1所述的电感式应变仪，其特征在于，所述信号处理器9上设有显示装置10以及数据通讯接口11，所述通讯接口11通过通信线路连接到监控中心12。
4、根据权利要求1所述的电感式应变仪，其特征在于，所述信号处理器9包含测量电桥13，与测量电桥13连接的放大器15、与测量电桥13连接的振荡器14，振荡器14和放大器15的输出端分别连接到相位检波器16的输入端，所述相位检波器16的输出端连接有滤波器17，所述滤波器17的输出端连接到A/D转换器18的输入端，所述A/D转换器18的输出端连接到微处理器19，所述微处理器19还连接有显示单元20和通讯端口21。
5、根据权利要求4所述电感应变仪，其特征在于，所述测量电桥采用交流电桥方式提取信号。
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| CN 00227814 CN2422642Y (zh) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 电感式应变计 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN102012416A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-04-13 | 上海大学 | 一种极端条件下测量材料应变特性的方法及系统 |
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2000
- 2000-04-07 CN CN 00227814 patent/CN2422642Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102012416A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-04-13 | 上海大学 | 一种极端条件下测量材料应变特性的方法及系统 |
| CN102012416B (zh) * | 2010-09-21 | 2013-10-16 | 上海大学 | 一种极端条件下测量材料应变特性的方法 |
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