专利名称：一种弯曲变形测试传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及变形测试传感技术领域，尤其是一种适用于对弯曲变形测试的弯曲变形测试传感器。
背景技术：
在隧道、巷道、井壁、桥梁等工程中，弯曲变形测试是一项重要的安全测试内容。国内外的弯曲变形测量方法有很多，概括起来可以分为全人工测量法和自动测试法。其中全人工测试法主要包括百分表测量法、悬锤测量法等机械测量法和水准仪、全站仪等光学测量法等，这些方法简单方便但测试效率低、误差较大，很难实现长时间的连续测量。随着数据采集和数据处理技术的发展，弯曲变形仪器也朝着自动化的方向发展，目前具有代表性的弯曲变形自动测量方法主要有倾角测量法、CCD测量法、PSD测量法等。倾角测量法是通过量测的倾角值而计算得出弯曲变形值的方法。CCD图像法是用CCD光电耦合器件测量桥梁弯曲变形。位置敏感传感器(PSD)是利用横向光电效应来实现光点位置探测的光电器件将激光发射装置或PSD检测系统固定在结构物上，另一部分固定在结构物以外的地方，激光束垂直射向透镜镜面，光点在PSD上成像。目标位置在与透镜平行的平面上，目标的移动反映在成像检测装置上，通过光点在成像检测装置上的位置来获得目标位置。通过PSD测得的成像点位置便可计算得到目标位置。总结说来，自动测试方法普遍具有下列特点设备价格昂贵，测试方法较复杂，长期的连续测试工作较繁琐。
发明内容
技术问题本发明的目的是为克服已有技术的不足，提出一种结构简单、成本较低、能够实现长期、自动采集测试的弯曲变形测试传感器。技术方案本发明提出的弯曲变形测试传感器，包括开有条形凹槽的非金属壳体、 非金属壳体的条形凹槽内设有条形敏感元件和将条形敏感元件密封的密封层，条形敏感元件的两侧分别设有与导线紧密相连的电极，非金属壳体的外部间隔设有的将密封层固定住的固定组件。所述的敏感元件由导电高分子复合材料制作而成；所述的导电高分子复合材料为橡胶或树脂基；所述的非金属壳体由有机玻璃、PVC (聚氯乙烯)、PPR(聚丙烯)或环氧树脂制作而成；所述的固定组件由连接板和卡套在非金属壳体上的U形卡板构成，U形卡板经螺钉固定在连接板上。有益效果由于采用了导电高分子复合材料制作的敏感元件，具有变形敏感特性， 产生弯曲变形时，敏感元件的电阻值将发生变化。由于弯曲程度的不同，其电阻值的变化也不同，因此可通过测试电阻值的大小来判断弯曲的程度。整个传感器结构中，敏感元件通过非金属壳体和密封层完全封闭，这样避免了外界其他因素的干扰；其中非金属壳体可由有机玻璃、PVC (聚氯乙烯)、PPR(聚丙烯)或环氧树脂等制作而成，密封层使用普通的密封胶密封便可。固定组件的作用主要是将传感器安装布置于结构上，实现结构与传感器的同步变形。传感器使用时，通过固定组件使得传感器与待测试的结构相连接，将导线与电阻测试仪器连接，即可开始数据采集。当所测量的结构(如桥梁、巷道、隧道等)发生弯曲变形时，传感器随待测结构同步发生弯曲变形，致使其中的敏感元件发生弯曲变形从而使得其电阻值发生变化。对采集得到的电阻变化值进行处理，再通过电阻变化值与弯曲变形之间的函数关系便可计算得到该测试点处的弯曲变形大小。本传感器测试数据可靠、精度高，可方便地实现长期实时的连续自动采集测试，具有较高的灵敏度。其结构简单、安装方便、成本低，测量简单，具有广泛的实用性。
图1为本发明的弯曲变形测试传感器结构示意图。图2为图1的A-A剖面图。图3为图2的B-B剖面图。图中1-敏感元件；2-非金属壳体；3-密封层；4-导线；5-电极；6-固定组件。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述
实施例1、如图1、2与3所示，弯曲变形测试传感器包括敏感元件1、位于敏感元件1外部的非金属壳体2、用于密封敏感元件1的密封层3、与敏感元件紧密相连的并连接有导线 4的电极5及非金属壳体2外部的固定组件6。非金属壳体2采用环氧树脂板，宽为30mm， 厚为10mm，长为500mm;非金属壳体2上部中间开有凹槽，凹槽的宽为10mm、深为4mm、长为 500mm。将未固化的环氧树脂基导电高分子复合材料涂抹于凹槽表面，涂层厚度约为1mm， 待固化后在其两端粘贴与导线4连接的电极5，然后使用密封胶密封层3将凹槽完全密封。 之后在环氧树脂的非金属壳体2外部的两头和中部用三个固定组件6连接紧固，固定组件 6之间的距离为200mm并对称布置。实施例2、如图1、2与3所示，弯曲变形测试传感器，包括敏感元件1、位于敏感元件1外部的非金属壳体2、用于密封敏感元件1的密封层3、与敏感元件紧密相连的并连接有导线4的电极5及非金属壳体2外部的固定组件6。非金属壳体2采用PVC板，其宽为 40mm，厚为10mm，长为500mm ；非金属壳体2的上部中间开有凹槽，凹槽的宽为10mm，深为 4mm，长为500mm。将未固化的橡胶基导电高分子复合材料涂抹于凹槽表面，涂层厚度约为 Imm,待固化后在其两端粘贴有与导线4相连接的电极5，然后使用密封胶密封层3将凹槽完全密封。最后，用三个固定组件6布置在PVC的非金属壳体2的外部，连接紧固，固定组件之间的距离为200mm并对称布置。
权利要求
1.一种弯曲变形测试传感器，其特征在于传感器包括开有条形凹槽的非金属壳体 (2)、非金属壳体(2)的条形凹槽内设有条形敏感元件(1)和将条形敏感元件(1)密封的密封层(3)，条形敏感元件(1)的两侧分别设有与导线(4)紧密相连的电极(5)，非金属壳体 (2)的外部间隔设有的将密封层(3)固定住的固定组件(6)。
2.根据权利要求1所述的弯曲变形测试传感器，其特征在于，所述的敏感元件(1)由导电高分子复合材料制作而成。
3.根据权利要求2所述的弯曲变形测试传感器，其特征在于所述的导电高分子复合材料为橡胶或树脂基。
4.根据权利要求1所述的弯曲变形测试传感器，其特征在于所述的非金属壳体(2)由有机玻璃、PVC (聚氯乙烯)、PPR(聚丙烯)或环氧树脂制作而成。
5.根据权利要求1所述的弯曲变形测试传感器，其特征在于所述的固定组件(6)由连接板和卡套在非金属壳体(2)上的U形卡板构成，U形卡板经螺钉固定在连接板上。
全文摘要
一种弯曲变形测试传感器，包括敏感元件、非金属壳体、密封层及用于安装固定的固定组件。利用具有变形电阻敏感特性的导电高分子复合材料制作敏感元件，通过敏感元件两端的电极与导线输出电阻变化信号。测试时，将传感器的固定组件分别固定于测试结构上，连接导线与电阻测试仪器，通过对传感器电阻的实时量测，实现弯曲变形测量。本弯曲变形传感器可实现对弯曲变形的长期、连续、自动测试；制作工艺简单，成本低，测量简单。
文档编号G01B7/16GK102288101SQ20111021885
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者万腾飞, 况联飞, 周国庆, 商晓, 廖波, 王建州, 王涛 申请人:中国矿业大学