Ws型系列電阻應變式位移傳感器的製作方法

2023-10-06 17:23:09 1

專利名稱:Ws型系列電阻應變式位移傳感器的製作方法
本發明屬於電阻應變測試技術領域：
，是一種用於測量位移的電阻應變式(全橋)位移傳感器。
目前，國內外常見的位移傳感器有差動變壓器式、直流電感式、電阻式、電阻應變式等類型的位移傳感器。
差動變壓器式、直流電感式位移傳感器具有較好的技術指標，而且觸反力小，不過在使用時測杆易歪斜，方向性差，位移可能失真。使用這類位移傳感器必須配備專用的二次儀表。實驗中遇到停電或其他故障時，無法補充實驗數據。其各種規格的產品，隨行程的增加傳感器的體積、重量明顯增大。
電阻式位移傳感器，如溧陽儀表廠生產的YHD型位移傳感器，電測精度為一般水平，能與電阻應變儀配套使用。其不足之處是觸反力過大，不宜用於做破壞性試驗；機測精度差，0.1毫米的位移量也難估計正確。
電阻應變測試技術領域：
內常用的電阻應變式位移傳感器有懸臂梁式位移傳感器(圖1)，其他梁式位移傳感器(圖2、3、4)，彈簧組合式位移傳感器(圖5)。這些位移傳感器均具有與應變儀配套使用的優點。
懸臂梁式位移傳感器的基本原理是利用自由端的位移量與固定端的應變量的關係來實現的。由於自由端接受位移量過大將產生較大轉角和沿長方向的位移，使測點的聯杆偏斜，造成位移傳遞失真，所以只限於小行程範圍內使用。
彈簧組合式位移傳感器，在電測方面，主要原理是片簧(懸臂梁)和拉彈簧的聯合工作。其累積誤差直接影響電測精度。又因片簧和拉彈簧垂直，該系列傳感器隨行程規格加大而明顯增大體積和重量，靈巧性差。在機測方面，一般也只能估計到0.1毫米的最小讀數。
本發明的目的在於改進測試技術中的「頭腦發達，四肢不健」的不平衡現狀，開發現代化計算機控制的電測技術，以便適應進行各種工程結構和巖土工程等方面的現場監測和模型破壞性試驗的需要，力求設想、設計、研製一種位移傳感器，使它具有線性好、精度高、體積小、部件輕、方向正、觸反力小、機測和電測並用等優點。可以與7V系列數據集錄儀或任何電阻應變儀(如YJD－17型等)配套使用。在停電或電測系統發生故障時，可用機測補充數據，避免中斷甚至報廢試驗成果的影響，機測尚能起到監視電測是否正常工作的作用。
為了實現上述目的，已設計和研製成功WS－30型電阻應變式(全橋)位移傳感器(圖6)。圖6中1. 外殼，2. 蓋板，3. 電氣線路引出裝置，4. 軸套，5. 片簧支座，6、片簧，7. 球點，8. 電阻片，9. 導軌，10.導針，11. 內測杆，12.外測杆，13. 測端，14. 遊標，15. 掛鈎，16. 拉彈簧。
WS型系列電阻應變式(全橋)位移傳感器的工作原理主要由機械傳動結構、電測、機測三部分組成(詳見圖6)。
一、機械傳動結構採用鋁合金外殼(圖6中1)，外聯測杆軸套(4)，殼體內壁設有導軌(9)、掛鈎(15)，殼內的內測杆(11)與等厚變寬的懸臂梁結構片簧(6)平行布置，內測杆(11)的斜面與片簧(6)的自由端球點(7)預壓接觸，外測杆(12)與內測杆(11)聯成整體。當測量位移時，外測杆(12)的實際位移量通過內測杆(11)的斜面轉換為片簧球點(7)的微位移量，這一關鍵設計是本發明的技術核心。拉彈簧(16)掛在內測杆上的導針(10)和殼壁上的掛鈎(15)之間，使測杆(11、12)沿著導軌(9)和軸套(4)所限定的方向伸縮或復位。
二、電測片簧固定端的上、下面各粘貼二枚電阻片(8)。受拉麵與受壓面的兩對電阻應變片互為工作片和補償片。全橋電路通過導線(四線)引出殼體，與二次儀表連接使用。測杆的測頭(13)與位移中的被測物接觸，使測杆產生較大的位移量。通過內測杆(11)的斜面(變嚮導面)傳動片簧自由端的球點(7)，使球點產生相應的微量位移，片簧接受微位移量後，通過電阻應變片的工作又轉換為應變量。以最佳的實際位移～應變直線性關係來保證測量精度。
三、機測位移傳感器殼體內的內測杆(11)裝有遊標尺(14)，殼體上的蓋板(2)刻有毫米為最小單位的尺度，當測杆產生位移時，直接可以讀出位移量。機測尚能監視電測是否正常進行，或作為停電時備用。
以上述工作原理為基礎，能夠開發WS型系列電阻應變式位移傳感器。主要技術指標1. 行程 可形成系列規格。
2. 非線性 ＜0.2％3. 橋路電阻 120Ω4. 輸入電壓 3V～5V5. 接橋方式 全橋6. 靈敏係數 K＝27. 最小分辨力 1με8. 最大誤差 決定於二次儀表的精度
9. 觸反力 遠小於其他電阻應變式位移傳感器、電阻式位移傳感器以及千分表、百分表的觸反力10. 工作溫度 可按需要確定研製11. 機測精度 2％12. 防水功能 可按需要特製13. 重量 WS－30型為60克WS－10型及WS－30型電阻應變式位移傳感器的研製成功，體現了設計思想的優越性。它顯示了自己獨特的新穎性、創造性和實用性。與同類型位移傳感器比較它具有線性好、精度高、體積小、部件輕、方向正、觸反力小和機測、電測並用等優點。可直接與一般常備的電阻應變儀連接測量位移。為今後開發本系列位移傳感器奠定了良好的基礎。
本位移傳感器與7V13型數據集錄儀(組裝式儀器，包括電子計算機、掃描器、磁帶記錄器、印表機、時鐘等)配套使用，可按程序指令控制，定時、定點、定區間或一次性、多次性巡迴監測，能屏幕顯示，或列印，或高速掃描磁帶記錄，達到較理想的量測技術效果。
WS型電阻應變式位移傳感器宜用於水利水電、礦山隧道、橋梁交通、機械、航空、建築、國防和巖土工程等部門的生產、科研、教學工作。這樣廣泛的適用性，一旦實用後，預期能收到良好的經濟效益和社會效益。
權利要求
1.一種屬於電阻應變測試技術領域：
的系列電阻應變式(全橋)位移傳感器，它由機械傳動結構、電測、機測三部分組成，其特徵在於所述的機械傳動結構部分是指鋁合金外殼(1)外聯軸套(4)，殼體內壁裝有導軌(9)、掛鈎(15)，殼內設計的內測杆(11)的斜面與片簧(6)上的球點(7)預壓接觸，外測杆(12)與內測杆(11)聯成整體；外測杆(12)的位移量通過內測杆(11)的斜面轉換為片簧球點(7)的微位移量，拉彈簧(16)掛在內測杆上的導針(10)和殼壁上的掛鈎(15)之間，使測杆(11、12)沿著導軌(9)和軸套(4)所限定的方向伸縮或復位；所述的電測部分是指片簧(6)固定在殼內支座(5)上，片簧的固定端上、下面各貼兩枚電阻片(8)，在受拉麵和受壓面的兩對電阻片互為工作片和補償片，並組成全橋電路，電阻片的應變信息決定於片簧自由端球點(7)所產生的微位移量，電橋線路通過殼體上的電氣線路引出裝置(3)與外部二次儀表相連接；所述的機測部分是指內測杆(11)上裝置遊標尺(14)，外殼(1)的蓋板(2)上刻有毫米為最小單位尺度。
2.如權利要求
1所述的系列電阻應變式(全橋)位移傳感器，其特徵在於所述的內測杆(11)是斜面形式的。
3.如權利要求
1、2所述的系列電阻應變式(全橋)位移傳感器，其特徵在於所述的片簧(6)採用等厚變寬的懸臂梁結構。
4.如權利要求
1、2所述的系列電阻應變式(全橋)位移傳感器，其特徵在於所述的內測杆(11)與片簧(6)是平行布置的，內測杆的斜面與片簧自由端的球點(7)之間預壓接觸，使全行程範圍內的位移應變關係具有最佳的直線性關係。
5.如權利要求
3所述的系列電阻應變式(全橋)位移傳感器，其特徵在於所述的內測杆(11)與片簧(6)是平行布置的，內測杆的斜面與片簧自由端的球點(7)之間預壓接觸，使全行程範圍內的位移應變關係具有最佳的直線性關係。
6.如權利要求
1所述的系列電阻應變式(全橋)位移傳感器，其特徵在於所述的電阻片(8)採用水下電阻片。
專利摘要
本實用新型屬電阻應變測試技術領域：
，是由機械傳動結構、電測、機測三部分組成的WS型系列電阻應變式(全橋)位移傳感器。它具線性好、精度高、方向正、觸反力小、靈巧、機測和電測並用等優點；並可與數據集錄儀(如7V 13型)配套使用，能按程序指令控制，定時、定點、定區間一次性或多次性巡迴監測位移，能顯示或列印或高速磁錄位移的時間和數據。亦可與任何的電阻應變儀連接測量位移。本實用新型的機測功能在於停電時或監視電測時測量位移。
文檔編號G01B7/02GK87208660SQ87208660
公開日1988年8月17日 申請日期1987年5月29日
發明者田錫燕 申請人:武漢水利電力學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan