专利名称：双悬臂大变形应变测量传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于测量相对位移的设备技术领域，具体涉及到一种双悬臂大变形位移传感器。
背景技术：
在工程领域，经常需要研究材料和结构的大变形问题，比如在研究工程材料的力学性能时，当材料产生屈服以后，其相对变形都比较大，目前普遍采用的测量方法是将塑性应变片直接粘贴在试件上，由于受粘贴技术、应变片性能、贴片用胶的性能以及环境温度和环境湿度等诸多因素影响，测量效果往往很不理想。另外，在研究砌体结构的力学性能时， 需要测量砌块的变形，由于结构所采用的砌块几何尺寸不同，依据砌体相关规范，测量标距一般从厘米级到米级变化，变形量比较大，目前主要采用支架和百分表或千分表组合的测量方法，但这种方法很难在结构物上进行实测(如石拱桥荷载试验)。专利号为200320109969. X、发明名称为《双悬臂混凝土结构应变测量计》的中国专利，公开了一种结构应变测量计，采用应变杆的一端与应变传感器相联接、另一端与支座相联接，这种结构的应变测量计，经过实验室和桥梁建筑物的现场测试，证明它具有灵敏度高、信号稳定、使用方便等优点，但这种应变测量计由于其结构原因，仅能测量结构或试件在弹性范围内的应变(小变形)，无法测量结构或试件的大变形。因此大变形应变传感器的研制，是工程应变测试技术领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述双悬臂混凝土结构应变测量计的缺点， 提供一种设计合理、灵敏度高、易于标定、线性误差小、抗干扰能力强、稳定性好、标距可调、 适用范围广的双悬臂大变形应变测量传感器。解决上述技术问题所采用的技术方案是在左端支座上设置有左端连杆，右端支座上设置有右端连杆，左端连杆右端设置有安装在套筒内左端的固定体，右端连杆的左端设置有安装在套筒内右端的楔形体，套筒内固定体右端设置有弹簧片和位于弹簧片内的对中限位滑杆，对中限位滑杆外部设置有平衡弹簧，对中限位滑杆的右端设置在楔形体上，弹簧片上至少设置有4片偶数电阻应变片，所有电阻应变片组成全桥通过导线输出。本发明的弹簧片为它是由弹簧片弯折成具有上平板、下平板以及将上平板端部和下平板端部与折板连为一体构成W形，折板上加工有矩形通孔a。上平板根部的上、下表面至少各设置有1片电阻应变片，下平板根部的上、下表面设置有与上平板上相同数量的电阻应变片，所有电阻应变片组成全桥通过导线输出。本发明的折板为与上平板夹角α为20° 70°的上侧平面板和与下平板的夹角β为20° 70°的下侧平面板连为一体构成，矩形通孔a位于上侧平面板和下侧平面板上。本发明的下侧平面板与下平板之间的夹角β和上侧平面板与上平板之间的夹角α相等。本发明的矩形通孔a位于上侧平面板与下侧平面板交线的两侧，且与交线相对称。本发明的上平板与下平板相平行。本发明的弹簧片的厚度为0. 2 1. 0mm。本发明的楔形体的两楔面之间的夹角为10° 60°。本发明的左端连杆和右端连杆上制作有刻度标尺。本发明采用了 W形弹簧片，大大提高了本发明的灵敏度，弹簧片的两端固定，在荷载外力变化大的情况下，仍然具有较高的抗干扰能力和稳定性。本发明具有设计合理、灵敏度高、易于标定、线性误差小、抗干扰能力强、稳定性好、标距可调、适用范围广等优点，可作为大变形的位移传感器。
图1是本发明实施例1的结构示意图。图2是图1中弹簧片8的展开结构示意图。图3是图1中弹簧片8在平衡位置时的结构示意图。图4是图3的左视图。图5是图3的右视图。
具体实施例方式下面结合附图和各实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例1在图1中，本实施例的双悬臂大变形应变测量传感器由左端连杆1、左端支座2、左端压紧蝴蝶螺钉3、固定体4、对中限位滑杆5、电阻应变片6、平衡弹簧7、弹簧片8、套筒9、 楔形体10、硅橡胶圈11、右端压紧蝴蝶螺钉12、右端支座13、右端连杆14联接构成。在左端支座2上用左端压紧蝴蝶螺钉3固定联接安装有水平设置的左端连杆1，左端连杆1上刻有刻度标尺，左端连杆1右端通过螺纹联接有固定体4，本实施例的固定体4 为凸台形结构，在固定体4左端固定安装有套筒9，套筒9内固定体4的右端凸台上固定联接安装有弹簧片8，弹簧片8的形状为W形，弹簧片8的左端用胶粘接在固定体4右端凸台的上表面和下表面上，在固定体4的右端凸台端面的中心位置沿其轴线向内加工有安装盲 ？L，安装盲孔内安装有对中限位滑杆5，对中限位滑杆5位于弹簧片8内，对中限位滑杆5上套装有平衡弹簧7，套筒9内右端固定安装有楔形体10，楔形体10的两楔面之间的夹角为 30°，楔形体10右端与套筒9内筒壁之间安装有硅橡胶圈11，楔形体10左端插入到弹簧片8的右端，楔形体10左端面中心位置沿其轴线向内加工有安装盲孔，对中限位滑杆5的右端插入到楔形体10的安装盲孔内，套在对中限位滑杆5外的平衡弹簧7设置在固定体4 与楔形体10之间，楔形体10右端通过螺纹联接有右端连杆14，右端连杆14通过右端压紧蝴蝶螺钉12固定联接安装在右端支座13上，右端连杆14上刻有刻度标尺，左端连杆1、固定体4、对中限位滑杆5、套筒9、楔形体10、右端连杆14的轴线相重合。
图2、3、4、5给出了本实施例弹簧片8的结构示意图，在图1、2、3、4、5中，本实施例的弹簧片8由中间加工有矩形通孔a的矩形弹簧片弯折而成，弹簧片的厚度为0. 5mm，该矩形弹簧片弯折后形成具有上平板8-1、下平板8-2以及将上平板8-1端和下平板8-2端部与折板连为一体构成W形结构，上平板8-1和下平板8-2相互平行。本实施例的折板由上侧平面板8-3和下侧平面板8-4连为一体构成，上侧平面板8-3与上平板8-1之间的夹角α 为45°，下侧平面板8-4与下平板8-2之间的夹角β为45°。矩形通孔a的一半位于上侧平面板8-3上、另一半位于下侧平面板8-4上，矩形通孔a关于上侧平面板8-3与下侧平面板8-4的交线相对称，楔形体10的左端插入到矩形通孔a内。上平板8-1根部的上表面和下表面用胶对称地各粘接有1片电阻应变片6，下平板8-2根部的上表面和下表面用胶对称地各粘接有1片电阻应变片6，粘接在上平板8-1上电阻应变片6的数量与粘接在下平板8-2上电阻应变片6的数量相同，上平板8-1和下平板8-2上的所有电阻应变片6组成全桥通过导线输出。实施例2在实施例中，上侧平面板8-3与上平板8-1之间的夹角α为20°，下侧平面板8_4 与下平板8-2之间的夹角β为20°，矩形通孔a在上侧平面板8-3和下侧平面板8-4的位置与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。实施例3在实施例中，上侧平面板8-3与上平板8-1之间的夹角α为70°，下侧平面板8_4 与下平板8-2之间的夹角β为70°，矩形通孔a在上侧平面板8-3和下侧平面板8-4的位置与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。实施例4在以上的实施例1 3中，在弹簧片8的上平板8-1根部的上表面和下表面用胶各对称地粘接有2片电阻应变片6，弹簧片8的下平板8-2根部的上表面和下表面用胶各粘接有2片电阻应变片6，上平板8-1和下平板8-2上的所有电阻应变片6组成全桥通过导线输出，弹簧片8的其它结构与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例 1相同。实施例5在以上的实施例1 3中，在弹簧片8的上平板8-1根部的上表面和下表面用胶各粘接有4片电阻应变片6，在弹簧片8的下平板8-2根部的上表面和下表面用胶各粘接有4片电阻应变片6，上平板8-1和下平板8-2上的所有电阻应变片6组成全桥通过导线输出，弹簧片8的其它结构与实施例1相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例 1相同。实施例6在以上的实施例1 5中，弹簧片8由中间加工有矩形通孔a的矩形弹簧片弯折构成，弹簧片的厚度为0. 2mm，上侧平面板8-3与上平板8-1之间的夹角α，下侧平面板8_4 与下平板8-2之间的夹角β与相应的实施例相同，其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。实施例7在以上的实施例1 5中，弹簧片的厚度为1. 0mm，上侧平面板8-3与上平板8-1之间的夹角α，下侧平面板8-4与下平板8-2之间的夹角β与相应的实施例相同，其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。实施例8在以上的实施例1 7中，套筒9内右端固定安装有楔形体10，楔形体10的两楔面之间的夹角为10°，楔形体10左端插入到弹簧片8折板的矩形通孔a内。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。实施例9在以上的实施例1 7中，套筒9内右端固定安装有楔形体10，楔形体10的两楔面之间的夹角为60°，楔形体10左端插入到弹簧片8折板的矩形通孔a内。其它零部件以及零部件的联接关系与相应的实施例相同。
权利要求
1.一种双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于在左端支座( 上设置有左端连杆(1)，右端支座(π)上设置有右端连杆(14)，左端连杆(1)右端设置有安装在套筒(9) 内左端的固定体G)，右端连杆(14)的左端设置有安装在套筒(9)内右端的楔形体(10)， 套筒(9)内固定体(4)右端设置有弹簧片(8)和位于弹簧片(8)内的对中限位滑杆(5)， 对中限位滑杆(5)外部设置有平衡弹簧(7)，对中限位滑杆(5)的右端设置在楔形体(10) 上，弹簧片(8)上至少设置有4片偶数电阻应变片(6)，所有电阻应变片(6)组成全桥通过导线输出。
2.按照权利要求1所述的双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于所说的弹簧片 (8)为它是由弹簧片弯折成具有上平板(8-1)、下平板(8-2)以及将上平板(8-1)端部和下平板(8- 端部与折板连为一体构成W形，折板上加工有矩形通孔(a)；上平板(8-1)根部的上、下表面至少各设置有1片电阻应变片(6)，下平板(8- 根部的上、下表面设置有与上平板(8-1)上相同数量的电阻应变片(6)，所有电阻应变片(6)组成全桥通过导线输出。
3.按照权利要求2所述的双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于所说的折板为 与上平板(8-1)夹角(α)为20° 70°的上侧平面板(8_3)和与下平板(8_2)的夹角 (β)为20° 70°的下侧平面板(8-4)连为一体构成，矩形通孔(a)位于上侧平面板 (8-3)和下侧平面板(8-4)上。
4.按照权利要求3所述的双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于所说的下侧平面板(8-4)与下平板(8-2)之间的夹角(β)和上侧平面板(8-3)与上平板(8-1)之间的夹角(α)相等。
5.按照权利要求2或3所述的双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于所说的矩形通孔(a)位于上侧平面板(8-3)与下侧平面板(8-4)交线的两侧，且与交线相对称。
6.按照权利要求2或3或4所述的双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于所说的上平板(8-1)与下平板(8-2)相平行。
7.按照权利要求2所述的双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于所说的弹簧片 (8)的厚度为0. 2 1. 0mm。
8.按照权利要求1所述的双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于所说的楔形体 (10)的两楔面之间的夹角为10° 60°。
9.按照权利要求1所述的双悬臂大变形应变测量传感器，其特征在于所说的左端连杆(1)和右端连杆(14)上制作有刻度标尺。
全文摘要
一种双悬臂大变形应变测量传感器，在左端支座上设左端连杆，右端支座上设右端连杆，左端连杆右端设安装在套筒内左端的固定体，右端连杆的左端设安装在套筒内右端的楔形体，套筒内固定体右端设弹簧片和位于弹簧片内的对中限位滑杆，对中限位滑杆外部设平衡弹簧，对中限位滑杆的右端设置在楔形体上，弹簧片上至少设置有4片偶数电阻应变片，所有电阻应变片组成全桥通过导线输出。本发明采用了W形弹簧片，大大提高了本发明的灵敏度，弹簧片的两端固定，在荷载外力变化大的情况下，仍然具有较高的抗干扰能力和稳定性。本发明具有灵敏度高、易于标定、线性误差小、抗干扰能力强、稳定性好等优点，可作为大变形的位移传感器。
文档编号G01B7/16GK102261889SQ20111008893
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者任更峰, 张治军, 王建华, 胡大琳, 赵艳峰, 陈凤翔, 韩学坤 申请人:长安大学