专利名称：一种高智能表面应变传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器，具体为一种高智能表面应变传感器。
背景技术：
表面应变传感器被广泛地用于检测物体的应变、应力、压力、位移等物理量，由于其材质保证、且直接输出频率信号，因此不存在零点漂移，长期稳定性好，因而在水利水电、 铁路、交通、建筑等领域得到广泛应用；它根据张力弦原理制造，一般由一根金属弦两端固定然后张拉，金属弦内部将产生一定的张力，此时金属弦的固有振动频率与其内部张力就具有一定的定量关系，而钢弦的张力又与其所受到的变形成正比的关系而制作的一种传感器，传统结构的表面应变传感器具有以下缺陷传感器输出的是实测频率值，还须依据标定曲线换算才能得出物体的被测物理量，测试速度慢，对测试人员的技术水平要求高；在工程结构中作长期质量监控期间，易造成传感器编号和标定参数的丢失，以至测量出传感器频率值也无法算出相应的物理量的无效数据情况。
发明内容本实用新型所解决的技术问题在于提供一种高智能表面应变传感器，从而解决上述背景技术中的问题。本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现一种高智能表面应变传感器，包括传感器单元，其特征在于，所述传感器单元密封于不锈钢管内，该不锈钢管设置有用于引出所述传感器单元数据线的线缆管，而且所述不锈钢管的两端均设置有安装座。作为一种改进，所述传感器单元包括钢丝弦，该钢丝弦的两端固定于不锈钢管内， 钢丝弦的中间位置设有一个激励线圈、一个永久磁铁，激励线圈、永久磁铁置于钢丝弦的一侦牝永久磁铁置于激励线圈与钢丝弦之间；激励线圈的两端接放大器的输入端，放大器的输出端引出的数据线穿出所述线缆管。作为一种改进，所述不锈钢管内还密封有存储器，该存储器的输出端连接的数据线穿出所述线缆管。作为一种改进，所述不锈钢管内还密封有一个具有全球唯一编号的半导体温度传感器，该半导体温度传感器的单总线穿出所述线缆管。根据常规的设计，所述线缆管内的数据线均连接于微处理器上，该微处理器能够有效对数据进行处理，而不需要人工换算。本实用新型的工作原理用一个脉冲电压信号去激励线圈，线圈中将产生变化的磁场，钢丝弦在磁场的作用下产生衰减振动，振动的频率为钢丝弦的固有频率，通过激励线圈接收弦的振动所产生的激励信号，线圈接收到的信号通过一根与传感器紧密相连的电缆线输出到放大器的输入端，经放大输出到微处理器，同时温度传感器的输出也被送到微处理器，微处理器根据输入的频率电信号及温度信号，进行数据处理，直接输出被测物理量。存储器与微处理器连接，接受来自微处理器的数值信号/指令，存储或调出数据信号。由于采用了以上结构，本实用新型具有以下有益效果传感器单元被密封于不锈钢管内，解决了现场安装的难题，而且不易损坏，即使在工程结构中作长期质量监控期间，也不会发生传感器编号和标定参数的丢失以至测量出传感器频率值也无法算出相应的物理量的无效数据情况；另外通过微处理器，可以直接数值换算、处理，传感器可直接输出被测物理量，免去了人工计算的烦杂程序与可能产生的错误；将存储器与传感器单元密封在一起，这样传感器的编号、标定参数、已测试数据等信息被永久性地存储在传感器的存储芯片中，因此，即使传感器的传输线缆断损，只要重新接通就可从传感器中调出历史测试数据、并恢复新的测试。
图I为本实用新型结构 示意图；图2为本实用新型的结构原理框图；图3为本实用新型的电路接线图；图4为本实用新型封装结构的剖视图；图中1.不锈钢管，2.线缆管，3.安装座，4.钢丝弦，5.激励线圈，6.永久磁铁，7.放大器，8.存储器，9.半导体温度传感器，10.微处理器，11.单片机芯片，12. RS485/422 接口芯片。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。参见图1，一种高智能表面应变传感器，包括传感器单元，其特征在于，所述传感器单元密封于不锈钢管I内，该不锈钢管I设置有用于引出所述传感器单元数据线的线缆管 2，而且所述不锈钢管I的两端均设置有安装座3。参见图2，所述传感器单元包括钢丝弦4，该钢丝弦4的两端固定于不锈钢管I内， 钢丝弦4的中间位置设有一个激励线圈5、一个永久磁铁6，激励线圈5、永久磁铁6置于钢丝弦4的一侧，永久磁铁6置于激励线圈5与钢丝弦4之间；激励线圈5的两端接放大器7 的输入端，放大器7的输出端引出的数据线穿出所述线缆管；所述不锈钢管I内还密封有存储器8，该存储器8的输出端连接的数据线穿出所述线缆管2 ;所述不锈钢管I内还密封有一个具有全球唯一编号的半导体温度传感器9，该半导体温度传感器9的数据线穿出所述线缆管2，本实施例中，所述线缆管2内的数据线均连接至微处理器10上。其中，激励线圈 5接收输入的激励脉冲，输出磁性激振力，钢丝弦4受磁性激振力激发产生振动，钢丝弦4单向振动切割永久磁铁6磁力线，激励线圈5中感生出交流频率信号输出给微处理器10 ;半导体温度传感器9测量出待测点温度值输出给微处理器10 ;微处理器10从连接的存储器 8中读取标定参数与温度补偿系数，经处理后将频率信号转换成物理量数据，回送并保存到存储器8，同时经外接的数据线将物理量数据输出。如图3所示，本实用新型的电路为激励线圈5将输入的测试脉冲转化为磁性激振力以激发钢丝弦4产生单向振动，然后将钢丝弦4由于受单向激振而切割永久磁铁6磁力线感应产生的交流频率信号输出给微处理器10，所述的微处理器10包括单片机芯片11 和RS485/422接口芯片12，其中放大器7以输入端(一、+)与激励线圈5的输出端相连接，对来自激励线圈5的交流频率信号进行放大滤波，输出放大的频率信号；具有在现场编程能力(IAP)的单片机芯片11以I/O接口与放大器7的输出端相连接，对放大的频率信号进行逻辑与数值运算，输出待测信号的物理量；半导体温度传感器9与单片机芯片11通过单总线相连接，按照来自单片机芯片11的数值信号/指令读取半导体温度传感器9的温度值；存储器8以IC存取口与单片机芯片11的读写口(SDA，SCL)相连接，按照来自单片机芯片11的数值信号/指令，储存或调出数值信号；RS485/422型串行接口芯片12与单片机芯片11的串行接口(RXD，TXD脚)相连接，按照来自单片机芯片11的数值信号、指令，实施数值信号与串行信号间的转换，并通过其收发口 T+，T-, A, B与外送串行信号或接受外来串行指令。所述的传感器单元还引出四根电源线VI，GND, V2, V3供电路各部分使用。[0022]图4为本实用新型中封装结构的剖视图，图中不锈钢管I的横向设有钢丝弦4，不锈钢管I内的中部靠近钢丝弦4设有永久磁铁6，永久磁铁的外侧设有激励线圈5，其旁边还设有存储器8和半导体温度传感器9。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.一种高智能表面应变传感器，包括传感器单元，其特征在于所述传感器单元密封于不锈钢管内，该不锈钢管设置有用于引出所述传感器单元数据线的线缆管，而且所述不锈钢管的两端均设置有安装座。
2.根据权利要求I所述的一种高智能表面应变传感器，其特征在于所述传感器单元包括钢丝弦，该钢丝弦的两端固定于不锈钢管内，钢丝弦的中间位置设有一个激励线圈、一个永久磁铁，激励线圈、永久磁铁置于钢丝弦的一侧，永久磁铁置于激励线圈与钢丝弦之间；激励线圈的两端接放大器的输入端，放大器的输出端引出的数据线穿出所述线缆管。
3.根据权利要求I或2所述的一种高智能表面应变传感器，其特征在于所述不锈钢管内还密封有存储器，该存储器的输出端连接的数据线穿出所述线缆管。
4.根据权利要求3所述的一种高智能表面应变传感器，其特征在于所述不锈钢管内还密封有一个具有全球唯一编号的半导体温度传感器，该半导体温度传感器的单总线穿出所述线缆管。
专利摘要一种高智能表面应变传感器，包括传感器单元，所述传感器单元密封于不锈钢管内，该不锈钢管设置有用于引出所述传感器单元数据线的线缆管，而且所述不锈钢管的两端均设置有安装座。本实用新型的传感器单元被密封于不锈钢管内，解决了现场安装的难题，而且不易损坏，即使在工程结构中作长期质量监控期间，也不会发生传感器编号和标定参数的丢失以至测量出传感器频率值也无法算出相应的物理量的无效数据情况；另外可以直接数值换算、处理，传感器可直接输出被测物理量，免去了人工计算的烦杂程序与可能产生的错误。
文档编号G01B7/24GK202361947SQ20112051980
公开日2012年8月1日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者张伟, 彭炎华, 彭盛华, 李恩民 申请人:广州市吉华岩土检测有限公司