應變傳感器結構及安裝方法
2023-05-05 10:46:26 2
專利名稱：應變傳感器結構及安裝方法
技術領域：
本發明涉及應變傳感器，主要運用於測量船舶、潛水器等特殊結構。
背景技術：
應變傳感器可用於檢測和監測建築、橋梁、大型設備等的結構應變，應變傳感器提供的數據十分重要，能提高被測結構物的使用壽命、排除安全隱患。當被測物屬於船舶、海洋平臺等複雜結構時，現有的應變傳感器無法滿足長期測量要求，主要原因在於其粘貼安裝方式的長期測量可靠性較差，影響測量精度。
發明內容
針對現有技術存在的上述不足，申請人進行研究和改進，提供了可實現長期測量的應變傳感器結構及安裝方法。為了解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案
本發明包括上蓋板和下蓋板，上蓋板和下蓋板之間安裝彈性體，在該彈性體與上、下蓋板之間的空間內設置有矽膠密封層，矽膠密封層內部安裝應變計。進一步的方案在於上、下蓋板之間的左右兩側分別設置彈性體，其中一側的彈性體與上、下蓋板固連，另一側的彈性體與上下蓋板之間留有間隙；彈性體的材質為鋁合金。本發明同時公開一種應變傳感器的安裝方法，其特徵在於使用一個安裝胎具，安裝胎具與應變傳感器的底面尺寸相同，安裝胎具上設置通孔，通孔與所述應變傳感器上的安裝孔位置相對應；安裝時的具體步驟如下(一)、以安裝胎具為模板，在被測結構物上製作安裝孔，(二)、將應變傳感器與被測結構物通過螺栓連接。本發明還包括兩個側裝塊，左右兩側的彈性體上分別設置側裝孔，側裝塊上設置與所述側裝孔對應的安裝孔，所述左右兩側的彈性體分別與安裝孔通過螺釘連接。上述結構安裝時使用一個安裝胎具，所述安裝胎具與應變傳感器的底面尺寸相同，安裝胎具上設置側裝孔，安裝胎具上的側裝孔位置與所述左右兩側的彈性體上的側裝孔位置相對應；安裝時的具體步驟如下(一)、將側裝塊通過螺釘與所述安裝胎具連接，(二)、將側裝塊與被測結構物焊接固定，(三)、待焊接冷卻後、拆除安裝胎具，(四)、將所述應變傳感器結構與側裝塊通過螺釘連接。本發明的技術效果在於本發明充分利用防護材料優越的物理化學性能，隔離了應變計與外界的接觸，底層矽膠通過工藝性擠壓後組織更為緊密，保證了應變計在複雜環境中正常工作。本法明的結構適用於多種安裝方式，可以根據安裝環境的不同靈活變換。
圖1為應變傳感器結構示意圖，圖中部分剖視。圖2為圖1的俯視圖，圖中部分剖視。圖3為圖1的左視圖。
圖4為安裝胎具的結構示意圖。圖5為圖4的左視圖。
具體實施例方式見圖1至圖3，本發明首先公開了一種應變傳感器結構，其包括上蓋板4和下蓋板 11，上蓋板4和下蓋板11之間的左右兩側分別設置彈性體3和彈性體8，彈性體3和彈性體 8可選用低彈性模量的材質，本發明採用的是鋁合金材質，彈性體3和彈性體8直接與被測結構物12上的有效監測面積接觸，當被測部位受力變形時，彈性體3和彈性體8作為應變元件能隨之一起產生大於結構本身的形變，產生一個高品質的應變場，電阻應變片變形後， 阻值也隨之發生變化，再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號。即可精確計算出被測部位變形的大小。見圖1，彈性體3和彈性體8之間與被測結構物12固定連接，其連接關係由後文詳述。其中區別點在於，彈性體3和上蓋板4、下蓋板11之間存在間隙，並非直接接觸，而彈性體8則分別通過螺釘7、螺釘10與上蓋板4、下蓋板11固定連接；如此的結構設計可以使彈性體3和彈性體8精確的反應被測結構物12的拉伸變形。從圖1中可以看出，彈性體3、彈性體8與上蓋板4、下蓋板11之間形成一個封閉空間，應變計5處於該封閉空間內部，應變計5的左右兩端分別與彈性體3、彈性體8連接。 本發明在應變計5的外圍注入矽膠，形成矽膠密封層6，隔離了應變計5與外圍的接觸，能確保應變計5在複雜環境中正常工作。見圖2，上蓋板4上端設置引出線導孔15。本發明還包括一個安裝胎具16，與應變傳感器的底面尺寸(即彈性體3左端與彈性體8右端之間的間距)相同，安裝胎具16的設置左右兩個通孔18，同時彈性體3、彈性體 8上的垂直方向皆設置通孔13，前述左右兩個通孔18在安裝胎具16上的相對位置與分別與通孔13在彈性體3、彈性體8上的相對位置相對應。本發明在實際運用過程中，傳感器與被測結構物12可以通過垂直安裝或者水平側向安裝的方式進行連接。1)垂直安裝
首先以安裝胎具16為模板，在被測結構物12上製作與通孔13相對應的安裝孔19，然後將彈性體3、彈性體8與被測結構物12通過螺栓連接。2)水平側向安裝
水平側向安裝時首先需要利用側裝塊1和側裝塊9，所述左右兩側的彈性體3、彈性體 8上分別設置側裝孔2，側裝塊1和側裝塊9上設置安裝孔14，安裝孔14在側裝塊1、側裝塊9上的相對位置與側裝孔2在彈性體3、彈性體8上的相對位置對應。安裝時的具體過程如下(一)、將側裝塊1和側裝塊9通過螺釘與安裝胎具16的安裝孔17連接，(二)、將側裝塊1、側裝塊9與被測結構物12焊接固定，(三)、待焊接冷卻後、 拆除安裝胎具16，(四)、將彈性體3、彈性體8分別與與側裝塊1、側裝塊9通過螺釘連接。
權利要求
1.應變傳感器結構，其特徵在於包括上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和下蓋板之間安裝彈性體，在該彈性體與上、下蓋板之間的空間內設置有矽膠密封層，所述矽膠密封層內部安裝應變計。
2.根據權利要求1所述的應變傳感器結構，其特徵在於所述上、下蓋板之間的左右兩側分別設置彈性體，其中一側的彈性體與上、下蓋板固連，另一側的彈性體與上下蓋板之間留有間隙。
3.根據權利要求1或2所述的應變傳感器結構，其特徵在於所述彈性體的材質為鋁合
4.一種應變傳感器的安裝方法，其特徵在於使用一個安裝胎具，所述安裝胎具與應變傳感器的底面尺寸相同，所述安裝胎具上設置通孔，所述通孔與所述應變傳感器上的安裝孔位置相對應；安裝時的具體步驟如下(一)、以安裝胎具為模板，在被測結構物上製作安裝孔，(二)、將應變傳感器與被測結構物通過螺栓連接。
5.根據權利要求1或2所述的應變傳感器結構，其特徵在於還包括兩個側裝塊，所述左右兩側的彈性體上分別設置側裝孔，所述側裝塊上設置與所述側裝孔對應的安裝孔，所述左右兩側的彈性體分別與安裝孔通過螺釘連接。
6.一種應用於權利要求5所述的應變傳感器結構的安裝方法，其特徵在於使用一個安裝胎具，所述安裝胎具與應變傳感器的底面尺寸相同，所述安裝胎具上設置側裝孔，所述安裝胎具上的側裝孔位置與所述左右兩側的彈性體上的側裝孔位置相對應；安裝時的具體步驟如下(一)、將側裝塊通過螺釘與所述安裝胎具連接，(二)、將側裝塊與被測結構物焊接固定，(三)、待焊接冷卻後、拆除安裝胎具，(四)、將所述應變傳感器結構與側裝塊通過螺釘連接。
全文摘要
本發明公開了應變傳感器結構及安裝方法，其特徵在於包括上蓋板和下蓋板，上蓋板和下蓋板之間安裝彈性體，在該彈性體與上、下蓋板之間的空間內設置有矽膠密封層，矽膠密封層內部安裝應變計。本發明充分利用防護材料優越的物理化學性能，隔離了應變計與外界的接觸，底層矽膠通過工藝性擠壓後組織更為緊密，保證了應變計在複雜環境中正常工作。本發明的結構適用於多種安裝方式，可以根據安裝環境的不同靈活變換。
文檔編號G01B7/16GK102207366SQ20111009478
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月15日 優先權日2011年4月15日
發明者汪雪良, 胡嘉駿, 許國偉, 顧學康 申請人:中國船舶重工集團公司第七○二研究所