CN87208660U

CN87208660U - Ws型系列电阻应变式位移传感器

Info

Publication number: CN87208660U
Application number: CN 87208660
Authority: CN
Inventors: 田锡燕
Original assignee: WUHAN WATER CONSERVANCY AND ELECTRIC POWER COLLEGE
Current assignee: WUHAN WATER CONSERVANCY AND ELECTRIC POWER COLLEGE
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-08-17

Abstract

本实用新型属电阻应变测试技术领域，是由机械传动结构、电测、机测三部分组成的WS型系列电阻应变式(全桥)位移传感器。它具线性好、精度高、方向正、触反力小、灵巧、机测和电测并用等优点；并可与数据集录仪(如7V 13型)配套使用，能按程序指令控制，定时、定点、定区间一次性或多次性巡回监测位移，能显示或打印或高速磁录位移的时间和数据。亦可与任何的电阻应变仪连接测量位移。本实用新型的机测功能在于停电时或监视电测时测量位移。

Description

WS型系列电阻应变式位移传感器

本发明属于电阻应变测试技术领域，是一种用于测量位移的电阻应变式（全桥）位移传感器。

目前，国内外常见的位移传感器有差动变压器式、直流电感式、电阻式、电阻应变式等类型的位移传感器。

差动变压器式、直流电感式位移传感器具有较好的技术指标，而且触反力小，不过在使用时测杆易歪斜，方向性差，位移可能失真。使用这类位移传感器必须配备专用的二次仪表。实验中遇到停电或其他故障时，无法补充实验数据。其各种规格的产品，随行程的增加传感器的体积、重量明显增大。

电阻式位移传感器，如溧阳仪表厂生产的YHD型位移传感器，电测精度为一般水平，能与电阻应变仪配套使用。其不足之处是触反力过大，不宜用于做破坏性试验；机测精度差，0.1毫米的位移量也难估计正确。

电阻应变测试技术领域内常用的电阻应变式位移传感器有：悬臂梁式位移传感器（图1），其他梁式位移传感器（图2、3、4），弹簧组合式位移传感器（图5）。这些位移传感器均具有与应变仪配套使用的优点。

悬臂梁式位移传感器的基本原理是利用自由端的位移量与固定端的应变量的关系来实现的。由于自由端接受位移量过大将产生较大转角和沿长方向的位移，使测点的联杆偏斜，造成位移传递失真，所以只限于小行程范围内使用。

弹簧组合式位移传感器，在电测方面，主要原理是片簧（悬臂梁）和拉弹簧的联合工作。其累积误差直接影响电测精度。又因片簧和拉弹簧垂直，该系列传感器随行程规格加大而明显增大体积和重量，灵巧性差。在机测方面，一般也只能估计到0.1毫米的最小读数。

本发明的目的在于改进测试技术中的“头脑发达，四肢不健”的不平衡现状，开发现代化计算机控制的电测技术，以便适应进行各种工程结构和岩土工程等方面的现场监测和模型破坏性试验的需要，力求设想、设计、研制一种位移传感器，使它具有线性好、精度高、体积小、部件轻、方向正、触反力小、机测和电测并用等优点。可以与7V系列数据集录仪或任何电阻应变仪（如YJD－17型等）配套使用。在停电或电测系统发生故障时，可用机测补充数据，避免中断甚至报废试验成果的影响，机测尚能起到监视电测是否正常工作的作用。

为了实现上述目的，已设计和研制成功WS－30型电阻应变式（全桥）位移传感器（图6）。图6中：1. 外壳，2. 盖板，3. 电气线路引出装置，4. 轴套，5. 片簧支座，6、片簧，7. 球点，8. 电阻片，9. 导轨，10.导针，11. 内测杆，12.外测杆，13. 测端，14. 游标，15. 挂钩，16. 拉弹簧。

WS型系列电阻应变式（全桥）位移传感器的工作原理主要由机械传动结构、电测、机测三部分组成（详见图6）。

一、机械传动结构

采用铝合金外壳（图6中1），外联测杆轴套（4），壳体内壁设有导轨（9）、挂钩（15），壳内的内测杆（11）与等厚变宽的悬臂梁结构片簧（6）平行布置，内测杆（11）的斜面与片簧（6）的自由端球点（7）预压接触，外测杆（12）与内测杆（11）联成整体。当测量位移时，外测杆（12）的实际位移量通过内测杆（11）的斜面转换为片簧球点（7）的微位移量，这一关键设计是本发明的技术核心。拉弹簧（16）挂在内测杆上的导针（10）和壳壁上的挂钩（15）之间，使测杆（11、12）沿着导轨（9）和轴套（4）所限定的方向伸缩或复位。

二、电测

片簧固定端的上、下面各粘贴二枚电阻片（8）。受拉面与受压面的两对电阻应变片互为工作片和补偿片。全桥电路通过导线（四线）引出壳体，与二次仪表连接使用。测杆的测头（13）与位移中的被测物接触，使测杆产生较大的位移量。通过内测杆（11）的斜面（变向导面）传动片簧自由端的球点（7），使球点产生相应的微量位移，片簧接受微位移量后，通过电阻应变片的工作又转换为应变量。以最佳的实际位移～应变直线性关系来保证测量精度。

三、机测

位移传感器壳体内的内测杆（11）装有游标尺（14），壳体上的盖板（2）刻有毫米为最小单位的尺度，当测杆产生位移时，直接可以读出位移量。机测尚能监视电测是否正常进行，或作为停电时备用。

以上述工作原理为基础，能够开发WS型系列电阻应变式位移传感器。主要技术指标：

1. 行程可形成系列规格。

2. 非线性＜0.2％

3. 桥路电阻 120Ω

4. 输入电压 3V～5V

5. 接桥方式全桥

6. 灵敏系数 K＝2

7. 最小分辨力 1με

8. 最大误差决定于二次仪表的精度

9. 触反力远小于其他电阻应变式位移传感器、电阻式位移传感器以及千分表、百分表的触反力

10. 工作温度可按需要确定研制

11. 机测精度 2％

12. 防水功能可按需要特制

13. 重量 WS－30型为60克

WS－10型及WS－30型电阻应变式位移传感器的研制成功，体现了设计思想的优越性。它显示了自己独特的新颖性、创造性和实用性。与同类型位移传感器比较它具有线性好、精度高、体积小、部件轻、方向正、触反力小和机测、电测并用等优点。可直接与一般常备的电阻应变仪连接测量位移。为今后开发本系列位移传感器奠定了良好的基础。

本位移传感器与7V13型数据集录仪（组装式仪器，包括电子计算机、扫描器、磁带记录器、打印机、时钟等）配套使用，可按程序指令控制，定时、定点、定区间或一次性、多次性巡迴监测，能屏幕显示，或打印，或高速扫描磁带记录，达到较理想的量测技术效果。

WS型电阻应变式位移传感器宜用于水利水电、矿山隧道、桥梁交通、机械、航空、建筑、国防和岩土工程等部门的生产、科研、教学工作。这样广泛的适用性，一旦实用后，预期能收到良好的经济效益和社会效益。

Claims

1、一种属于电阻应变测试技术领域的系列电阻应变式(全桥)位移传感器，它由机械传动结构、电测、机测三部分组成，其特征在于：

所述的机械传动结构部分是指：铝合金外壳(1)外联轴套(4)，壳体内壁装有导轨(9)、挂钩(15)，壳内设计的内测杆(11)的斜面与片簧(6)上的球点(7)预压接触，外测杆(12)与内测杆(11)联成整体；外测杆(12)的位移量通过内测杆(11)的斜面转换为片簧球点(7)的微位移量，拉弹簧(16)挂在内测杆上的导针(10)和壳壁上的挂钩(15)之间，使测杆(11、12)沿着导轨(9)和轴套(4)所限定的方向伸缩或复位；

所述的电测部分是指：片簧(6)固定在壳内支座(5)上，片簧的固定端上、下面各贴两枚电阻片(8)，在受拉面和受压面的两对电阻片互为工作片和补偿片，并组成全桥电路，电阻片的应变信息决定于片簧自由端球点(7)所产生的微位移量，电桥线路通过壳体上的电气线路引出装置(3)与外部二次仪表相连接；

所述的机测部分是指：内测杆(11)上装置游标尺(14)，外壳(1)的盖板(2)上刻有毫米为最小单位尺度。

2、如权利要求1所述的系列电阻应变式（全桥）位移传感器，其特征在于所述的内测杆（11）是斜面形式的。

3、如权利要求1、2所述的系列电阻应变式（全桥）位移传感器，其特征在于所述的片簧（6）采用等厚变宽的悬臂梁结构。

4、如权利要求1、2所述的系列电阻应变式（全桥）位移传感器，其特征在于所述的内测杆（11）与片簧（6）是平行布置的，内测杆的斜面与片簧自由端的球点（7）之间预压接触，使全行程范围内的位移应变关系具有最佳的直线性关系。

5、如权利要求3所述的系列电阻应变式（全桥）位移传感器，其特征在于所述的内测杆（11）与片簧（6）是平行布置的，内测杆的斜面与片簧自由端的球点（7）之间预压接触，使全行程范围内的位移应变关系具有最佳的直线性关系。

6、如权利要求1所述的系列电阻应变式（全桥）位移传感器，其特征在于所述的电阻片（8）采用水下电阻片。