一种“三角形”位移传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种位移传感器，适用于结构构件之间的位移、材料的弹性模量和泊 松比试验，特别适用于木结构构件的变形和构件与构件之间的位移的试验。
【背景技术】
[0002] 应用应变片可以制成测量各种参数的传感器，它们具有灵敏度高、精度高、输出为 电信号以及便于自动记录和进行数据处理等优点，已被广泛使用。应变式传感器按用途可 以分为测力传感器、压力传感器、位移传感器、加速度传感器等，原理应用是将应变片粘贴 在弹性元件上，并接成一定的桥路，当弹性元件受力变形后，电桥就有电信号输出，应用测 量仪器就可以测出所需要的参数。
[0003] 应变式传感器的弹性元件可以采用不同形式，常用的有梁式、弓形形式和弹簧组 合式三种弹性元件的位移传感器。 现有技术一，悬臂梁应变式位移传感器，它的原理是将应变片粘贴在弹性元件上，并接 成一定的桥路，当弹性元件受力变形后，电桥就有电信号输出，应用测量仪器即可测出所需 要的参数。
[0004] 现有技术二，国内生产的应变式悬臂梁、弹簧组合式位移传感器，其组成元件有悬 臂梁、圆柱螺旋弹簧、导杆和标尺等。在悬臂梁固定端附近粘贴应变片，当测点位移传递给 导杆后，导杆带动弹簧，使弹簧伸长，并使悬臂梁产生弯曲变形。因此，测点的位移是弹簧伸 长量和悬臂梁自由端位移之和。
[0005] 还能够获得的现有理论和技术如下：
[1]吴宗岱，陶宝褀.应变电测原理及技术.国防工业出版社，1982, 292~377。
[0006] [2]陶宝褀，王妮.电阻应变式传感器.国防工业出版社，1993,149~158。
[0007] [3]曹天捷.集中力作用下悬臂梁几何中轴的弹性大挠度分析.中国民航大学 学报，2007，Vol. 25，No. 5。
[0008] [4]葛如海，储志俊.悬臂梁集中载荷大挠度弯曲变形的一种解.应用力学学 报，1997, VoL 14, No. 4。
[0009] [5]张彦兵，刘永前.悬臂梁自由端受集中载荷作用考虑几何非线性时的位 移函数·国防交通工程与技术，2005, VoL 3,41~42。
[0010] [6]武汉水利电力学院编·工程力学(材料力学）·高等教育出版社，1986,186~ 363〇
[0011] [7]李银山等.Maple材料力学·机械工业出版社，2009,109~159。
【发明内容】
[0012] -种"三角形"位移传感器是位移应变转换元件上设置应变片，将应变片构成桥路 连接应变仪；位移应变转换元件通过弹性元件连接组成"三角形"位移传感器。"三角形"位 移传感器根据具体情况，通过改变弹性元件的几何尺寸，可以测量小位移和大位移。
[0013] 将"三角形"位移传感器的一端固定在参考位置，另一端固定在位移活动端。传 感器的活动端位移时，位移与位移应变转换元件上的应变片处的应变呈线性关系。本发明 结构简单，重复性好，精度高、灵敏度高，制作、安装方便，成本低，适用于结构构件之间的位 移、材料的弹性模量和泊松比试验，特别适用于木结构构件的变形和构件与构件的位移的 试验。
[0014] 一种"三角形"位移传感器，其特征是： 位移应变转换元件； 所述位移应变转换元件（1)呈三角形；其上设置有应变片（2)并构成桥路，将构成的桥 路（2)连接应变仪； 位移应变转换元件（1)的两个自由端（3)、（4)，分别连接弹性元件（5)、（6)的一端，弹 性元件（5)的另一端连接参考固定端，弹性元件（6)的另一端连接位移活动端。当弹性元件 (6)活动端位移时，位移与应变片（2)处的应变呈线性关系。
[0015] 如权利要求所述的"三角形"位移传感器，其特征是： 位移应变转换元件（1)由薄形弹性金属材料制成；呈三角形状，有两个对称可伸缩的 自由端（3)、（4)。根据测量对象预先估计的位移大小，选择位移应变转换元件（1)的几何尺 寸，确保测量的精度。
[0016] 如权利要求所述的"三角形"位移传感器，其特征是： 弹性元件（5)、（6)是拉簧。它们的一端分别与位移应变转换元件（1)的自由端（3)、 (4)连接；另一端分别连接参考固定端和位移活动端。根据测量对象预先估计的位移大小， 选择弹性元件（5)、（6)的型号。根据测量对象预先估计的位移大小和安装所述的"三角形" 位移传感器的位置，位移应变转换元件（1)的自由端（3)可以不用连接弹性元件（5)直接连 接参考固定端。根据测量对象预先估计的位移大小和安装所述的"三角形"位移传感器的 位置，位移应变转换元件（1)的自由端（3)、（4)可以不用连接弹性元件（5)、（6)，位移应变 转换元件（1)的自由端（3)直接连接参考固定端，位移应变转换元件（1)的自由端（4)直接 连接位移活动端。
[0017] 如权利要求所述的"三角形"位移传感器，其特征是： 安装"三角形"位移传感器时，根据情况确定参考固定端与位移活动端的距离(标距)， 这个距离使位移应变转换元件（1)的自由端（3)、（4)能预先张开一定长度，确保测量的精 度。
[0018] "三角形"位移传感器的使用方法是按下列步骤进行的： 第一步：根据情况确定固定端与位移活动端的距离(标距)。
[0019] 第二步：根据测量对象预先估计的位移大小和安装所述的"三角形"位移传感器的 位置，决定是否在位移应变转换元件（1)的自由端（3)、（4)连接弹性元件（5)、（6)。
[0020] 第三步：将"三角形"位移传感器连接参考固定端与位移活动端，将构成的桥路 (2)连接应变仪。
[0021] 第四步：当位移活动端位移时，"三角形"传感器位移应变转换元件（1)上应变片 (2)处的应变与位移呈线性关系；用应变仪测量位移时应变片（2)处的应变。
[0022] 第五步：根据标定的应变与位移关系式确定位移。应变与位移关系式为： 尸=々f 其中，J为位移，f为应变，々为比例系数，A为常数。
[0023] 实现本发明所提供的一种"三角形"位移传感器，与现有技术相比，其所具有的优 点与积极效果在于： 实现了一种新的位移应变转换元件一一三角形位移应变转换元件，为应变式位移传感 器的位移应变转换元件增加了一种新的结构形式。克服了现有应变式位移传感器技术的制 作周期长、成本高、安装时不方便、不宜非专业生产厂家的人员制作等问题。
[0024] 本发明的"三角形"位移传感器，适用于结构构件之间的位移、材料的弹性模量和 泊松比试验，特别适用于木结构构件的变形和构件与构件的位移的试验。它具有结构简单、 线性好、灵敏度高、精度高、重复性好、安装方便、便于制作、制作成本低等特征；输出为电信 号，便于自动记录和进行数据处理。
【附图说明】
[0025] 图1 :三角形位移应变转换元