霍爾型橋梁振動檢測傳感器的製作方法
2023-06-04 14:40:11
本發明涉及一種振動傳感器，尤其涉及一種霍爾型橋梁振動檢測傳感器，屬於橋梁檢測技術領域。
背景技術：
橋梁振動檢測是一項常規的參數檢測，對橋梁的質量評估起到很重要的作用，目前常用的技術手段有電容式、電感式、壓電式、光電式、雷射式、光纖式和GPS式，前四種方式比較傳統，為抵消幹擾信號需要設置前置放大電路，後三種方式比較先進，但系統較為複雜，製造成本較高，儀器或傳感器配件比較昂貴。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種製造容易、結構簡單、成本低廉、靈敏度較高、無需另設前置放大電路的霍爾型橋梁振動檢測傳感器。
本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的：霍爾型橋梁振動檢測傳感器包括玻璃管(1)、磁性鋼柱(2)、阻尼盤(3)、第一環箍(4)、上部彈簧(5)、螺絲孔(6)、鋸齒紋(7)、上夾板(8)、上部套筒(9)、玻璃膠(10)、屏蔽罩(11)、線路板(12)、霍爾傳感器(13)、焊錫角(14)、四芯屏蔽線(15)、線卡(16)、下夾板(17)、下部彈簧(18)、下部套筒(19)和第二環箍(20)。
磁性鋼柱(2)、阻尼盤(3)、上部彈簧(5)和下部彈簧(18)構成傳感器活動部分，玻璃管(1)、線路板(12)和霍爾傳感器(13)構成傳感器固定部分，第一環箍(4)、上夾板(8)、上部套筒(9)、屏蔽罩(11)、線卡(16)、下夾板(17)、下部套筒(19)和第二環箍(20)構成附屬部分。
上夾板(8)的上方設有鋸齒紋(7)，邊緣設有螺絲孔(6)，下方設有上部套筒(9)，上部套筒(9)內嵌有玻璃管(1)的頂部，上夾板(8)的俯視橫截面呈圓形，玻璃管(1)內設有磁性鋼柱(2)、上部彈簧(5)和下部彈簧(18)，磁性鋼柱(2)頂部和底部均設有可以減輕鋼球自由振動的阻尼盤(3)，磁性鋼柱(2)頂部的阻尼盤(3)開口朝上，磁性鋼柱(2)底部的阻尼盤(3)開口朝下，阻尼盤(3)的邊沿為圓弧形，上部彈簧(5)底部與磁性鋼柱(2)頂部的阻尼盤(3)盤底連接，下部彈簧(18)頂部與磁性鋼柱(2)底部的阻尼盤(3)盤底連接，磁性鋼柱(2)、阻尼盤(3)、上部彈簧(5)和下部彈簧(18)的外表均鍍有可以防鏽的鎳，鍍層厚度為20μm，磁性鋼柱(2)的直徑為8mm，玻璃管(1)的內徑為9mm。
玻璃管(1)腰部設有第一環箍(4)、第二環箍(20)、屏蔽罩(11)、線路板(12)和霍爾傳感器(13)，第一環箍(4)右邊與線路板(12)頂部連接，第二環箍(20)右邊與線路板(12)底部連接，屏蔽罩(11)左邊嵌入線路板(12)的開縫中，嵌入深度為線路板厚度的一半，屏蔽罩(11)四周與線路板(12)敷銅面相交處設有焊錫角(14)，線路板(12)為單面敷銅板，敷銅面朝右，霍爾傳感器(13)頂部嵌入線路板(12)的方孔中，霍爾傳感器(13)底部引腳直接焊接在敷銅面線路上，霍爾傳感器(13)為線性霍爾集成傳感器，型號為UGN3501M，霍爾傳感器(13)的電源線、地線和兩根信號線通過四芯屏蔽線(15)引出。
玻璃管(1)底部設有下夾板(17)，下夾板(17)底部呈半球形，下夾板(17)上方設有下部套筒(19)，玻璃管(1)底部嵌入下部套筒(19)中，下部套筒(19)右側設有線卡(16)，四芯屏蔽線(15)穿入線卡(16)中，下部套筒(19)與玻璃管(1)底部的接合處以及上部套筒(9)與玻璃管(1)頂部的接合處均封有玻璃膠(10)，玻璃膠(10)封口前在玻璃管(1)內充有氮氣。
當橋梁振動時，橋梁帶動上夾板(8)、上部套筒(9)、玻璃管(1)、下夾板(17)、下部套筒(19)和霍爾傳感器(13)一起振動，由於磁性鋼柱(2)的慣性作用保持其基本不動，即霍爾傳感器(13)在磁性鋼柱(2)的右側上下運動，霍爾傳感器(13)的敏感點位置與磁性鋼柱(2)北極或南極的距離發生變化，霍爾傳感器(13)感受到的磁場極性與磁場強度發生變化，通過霍爾傳感器(13)的轉換，將橋梁振動幅度的大小轉換成電信號輸出，霍爾傳感器(13)輸出信號的大小與橋梁振動幅度的大小成線性關係，霍爾傳感器(13)本身含有線性放大電路，所以本傳感器中無需另設前置放大電路。
由於採用上述技術方案，本發明所具有的優點和積極效果是：霍爾型橋梁振動檢測傳感器具有製造容易、結構簡單、成本低廉、靈敏度較高、無需另設前置放大電路等特點，可應用於木橋、水泥橋和鐵橋的振動信號檢測上。
附圖說明
本發明有如下1幅附圖：
圖1是本發明的結構圖。
附圖中所標各數字分別表示如下：
1.玻璃管，2.磁性鋼柱，3.阻尼盤，4.第一環箍，5.上部彈簧，6.螺絲孔，7.鋸齒紋，8.上夾板，9.上部套筒，10.玻璃膠，11屏蔽罩，12.線路板，13.霍爾傳感器，14.焊錫角，15.四芯屏蔽線，16.線卡，17.下夾板，18.下部彈簧，19.下部套筒，20.第二環箍。
具體實施方式
1.根據圖1，霍爾型橋梁振動檢測傳感器包括玻璃管(1)、磁性鋼柱(2)、阻尼盤(3)、第一環箍(4)、上部彈簧(5)、螺絲孔(6)、鋸齒紋(7)、上夾板(8)、上部套筒(9)、玻璃膠(10)、屏蔽罩(11)、線路板(12)、霍爾傳感器(13)、焊錫角(14)、四芯屏蔽線(15)、線卡(16)、下夾板(17)、下部彈簧(18)、下部套筒(19)和第二環箍(20)。
2.磁性鋼柱(2)、阻尼盤(3)、上部彈簧(5)和下部彈簧(18)構成傳感器活動部分，玻璃管(1)、線路板(12)和霍爾傳感器(13)構成傳感器固定部分，第一環箍(4)、上夾板(8)、上部套筒(9)、屏蔽罩(11)、線卡(16)、下夾板(17)、下部套筒(19)和第二環箍(20)構成附屬部分。
3.上夾板(8)的上方設有鋸齒紋(7)，邊緣設有螺絲孔(6)，下方設有上部套筒(9)，上部套筒(9)內嵌有玻璃管(1)的頂部，上夾板(8)的俯視橫截面呈圓形，玻璃管(1)內設有磁性鋼柱(2)、上部彈簧(5)和下部彈簧(18)，磁性鋼柱(2)頂部和底部均設有可以減輕鋼球自由振動的阻尼盤(3)，磁性鋼柱(2)頂部的阻尼盤(3)開口朝上，磁性鋼柱(2)底部的阻尼盤(3)開口朝下，阻尼盤(3)的邊沿為圓弧形，上部彈簧(5)底部與磁性鋼柱(2)頂部的阻尼盤(3)盤底連接，下部彈簧(18)頂部與磁性鋼柱(2)底部的阻尼盤(3)盤底連接，磁性鋼柱(2)、阻尼盤(3)、上部彈簧(5)和下部彈簧(18)的外表均鍍有可以防鏽的鎳，鍍層厚度為20μm，磁性鋼柱(2)的直徑為8mm，玻璃管(1)的內徑為9mm。
4.玻璃管(1)腰部設有第一環箍(4)、第二環箍(20)、屏蔽罩(11)、線路板(12)和霍爾傳感器(13)，第一環箍(4)右邊與線路板(12)頂部連接，第二環箍(20)右邊與線路板(12)底部連接，屏蔽罩(11)左邊嵌入線路板(12)的開縫中，嵌入深度為線路板厚度的一半，屏蔽罩(11)四周與線路板(12)敷銅面相交處設有焊錫角(14)，線路板(12)為單面敷銅板，敷銅面朝右，霍爾傳感器(13)頂部嵌入線路板(12)的方孔中，霍爾傳感器(13)底部引腳直接焊接在敷銅面線路上，霍爾傳感器(13)為線性霍爾集成傳感器，型號為UGN3501M，霍爾傳感器(13)的電源線、地線和兩根信號線通過四芯屏蔽線(15)引出。
5.玻璃管(1)底部設有下夾板(17)，下夾板(17)底部呈半球形，下夾板(17)上方設有下部套筒(19)，玻璃管(1)底部嵌入下部套筒(19)中，下部套筒(19)右側設有線卡(16)，四芯屏蔽線(15)穿入線卡(16)中，下部套筒(19)與玻璃管(1)底部的接合處以及上部套筒(9)與玻璃管(1)頂部的接合處均封有玻璃膠(10)，玻璃膠(10)封口前在玻璃管(1)內充有氮氣。
6.當橋梁振動時，橋梁帶動上夾板(8)、上部套筒(9)、玻璃管(1)、下夾板(17)、下部套筒(19)和霍爾傳感器(13)一起振動，由於磁性鋼柱(2)的慣性作用保持其基本不動，即霍爾傳感器(13)在磁性鋼柱(2)的右側上下運動，霍爾傳感器(13)的敏感點位置與磁性鋼柱(2)北極或南極的距離發生變化，霍爾傳感器(13)感受到的磁場極性與磁場強度發生變化，通過霍爾傳感器(13)的轉換，將橋梁振動幅度的大小轉換成電信號輸出，霍爾傳感器(13)輸出信號的大小與橋梁振動幅度的大小成線性關係，霍爾傳感器(13)本身含有線性放大電路，所以本傳感器中無需另設前置放大電路。
7.本傳感器可長期固定在橋面下方，也可臨時安置在橋面上方，需要長期固定時，將橋面下方所需固定處清洗乾淨，用AB雙管膠塗在鋸齒紋(7)上，鋸齒紋(7)可增強膠的附著力，然後將傳感器膠接在橋面下方，傳感器也可用膨脹螺絲穿過螺絲孔(6)固定。若是臨時安置在橋面上方，可用三根同樣長的普通螺絲朝上分別穿過螺絲孔(6)並用螺帽擰住螺絲，螺絲作為支撐腳，然後將傳感器倒置安放在橋面上。