一种微型应变计的制作方法

1.本技术涉及工程安全监测仪器技术领域，具体涉及一种微型应变计。


背景技术：

2.振弦式应变计是一种用振弦原理来进行测量的应变计，其优点是结构简单，长期稳定工作，输出信号为标准的频率信号，非常方便计算机处理。振弦式应变计可以用于在道路桥梁、水利水电、城市建筑和隧洞等场景下的应变监测。
3.相关技术中，传统的振弦式应变计的外形尺寸较大，重量较大。在拱顶变形、桥面底部变形和狭小空间等场景下进行应变监测时，不便于安装使用。并且，由于振弦式应变计的自重较重，在拱顶、桥面底部粘接后，随着时间推移，自重引起的胶体间隙越来越大，从而导测量信号受到影响，测量结果的精度也愈发降低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微型应变计。
5.为实现以上目的，本技术采用如下技术方案：
6.本技术提供一种微型应变计，包括弹性组件、外壳、钢弦和信号线；
7.所述外壳内部设置有所述弹性组件；
8.所述信号线一端通过所述外壳的第一端与所述弹性组件的第一端连接，另一端用于连接目标采集设备；
9.所述弹性组件包括第一端块、第二端块、毛细管支架、线圈、磁体和弹性结构；所述毛细管支架的第一端与所述第一端块固定连接，所述毛细管支架的第二端通过所述弹性结构与所述第二端块连接；所述线圈固定在外壳管壁上；所述磁体固定在线圈中间的通孔里；所述线圈与所述信号线连接；
10.所述钢弦沿所述弹性组件的中心轴设置于所述弹性组件内部，第一端与所述第一端块连接，第二端与所述第二端块连接；
11.当被测物发生变形时，所述外壳受力变形导致所述弹性组件发生形变，所述弹性组件发生形变导致所述钢弦长度发生变化，所述钢弦长度发生变化导致所述线圈采集到的震动频率信号发生变化，所述线圈将采集到的所述震动频率信号通过所述信号线传输给所述目标采集设备，以实现所述目标采集设备对所述被测物的应变监测。
12.可选的，所述弹性结构包括固定组件和弹簧；所述固定组件与所述毛细管支架的第二端固定连接；所述弹簧的一端与所述固定组件连接，另一端与所述第二端块连接。
13.可选的，所述固定组件包括螺纹管和螺母。
14.可选的，所述第二端块上设置有穿线孔，所述线圈上的引线通过所述穿线孔与所述信号线连接。
15.可选的，所述外壳包括第一端盖、第二端盖和外护管；所述外护管的第一端与所述第一端块螺纹连接；所述外护管的第二端与所述第二端块螺纹连接；所述第一端盖与所述
第一端块螺纹连接；所述第二端盖与所述第二端块螺纹连接，所述第一端盖与所述外护管的第一端连接；所述第二端盖与所述外护管的第二端之间设置有伸缩缝。
16.可选的，所述外壳还包括出线座，所述出线座与所述第二端盖螺纹连接，用于从所述外壳的外部接入所述信号线到所述外壳内部。
17.可选的，所述第一端盖上设置有螺纹孔。
18.可选的，还包括温度检测元件，所述温度检测元件设置于所述毛细管支架上，与所述信号线连接，用于获取温度信号并通过所述信号线输出给所述目标采集设备。
19.可选的，所述线圈包括线圈骨架和导线；所述导线缠绕在所述线圈骨架上；所述线圈骨架固定在所述外壳的内侧管壁上。
20.可选的，所述信号线包括缆线。
21.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
22.本技术的方案中，利用第一端块、第二端块、毛细管支架、线圈、磁体和弹性结构构成了弹性组件，利用钢弦沿弹性组件的中心轴贯穿弹性组件，钢弦的第一端固定在第一端块上，第二端固定在第二端块上。利用信号线的一端与弹性组件的第一端连接，信号线的另一端用于连接目标采集设备。基于此，工作时，利用目标采集设备可以给弹性组件中的线圈供电，激振钢弦起振，钢弦振动切割线圈磁感线产生感应电流，再由线圈返回到目标采集设备。当被测物发生变形时，微型应变计的外壳受力变形就会导致弹性组件发生形变，弹性组件发生形变就会导致贯穿其中的钢弦长度发生变化，继而导致钢弦震动频率发生变动，线圈发送给目标采集设备的震动频率信号就会发生变化，即目标采集设备采集到的感应电流会发生变动，可以实现目标采集设备对被测物的应变监测。利用弹性组件替代了原有的弹性梁结构，避免了弹性梁结构对微型应变计的尺寸限制，采用毛细管支架，并将线圈固定在外壳管壁上，大大降低了微型应变计的尺寸和重量，保证了测量结果的精度，为更多的应用场景提供了监测便利。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本技术一个实施例提供的一种微型应变计的结构示意图。
25.图2是本技术另一个实施例提供的一种微型应变计的结构示意图。
26.图3是本技术另一个实施例提供的一种微型应变计的第一端盖的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
28.参见图1是本技术一个实施例提供的一种微型应变计的结构示意图。本实施例提
供一种微型应变计，如图所示，该微型应变计至少可以包括：弹性组件101、外壳102、钢弦103和信号线104。
29.其中，外壳102内部设置有弹性组件101。
30.信号线104一端通过外壳102的第一端与弹性组件101的第一端连接，另一端用于连接目标采集设备。
31.弹性组件101包括第一端块1011、第二端块1012、毛细管支架1013、线圈1014、磁体1015和弹性结构1016；毛细管支架1013的第一端与第一端块1011固定连接，毛细管支架1013的第二端通过弹性结构1016与第二端块1012连接；线圈1014固定在外壳102的内侧管壁上；所述磁体1015固定在线圈1014中间的通孔里；线圈1014与信号线104连接。
32.钢弦103沿弹性组件101的中心轴设置于弹性组件101内部，第一端与第一端块1011连接，第二端与第二端块1012连接。
33.当被测物发生变形时，外壳102受力变形导致弹性组件101发生形变，弹性组件101发生形变导致钢弦103长度发生变化，钢弦103长度发生变化导致线圈1014采集到的震动频率信号发生变化，线圈1014将采集到的震动频率信号通过信号线104传输给目标采集设备，以实现目标采集设备对被测物的应变监测。
34.其中，信号线可以是缆线。
35.本实施例中，利用第一端块、第二端块、毛细管支架、线圈、磁体和弹性结构构成了弹性组件，利用钢弦沿弹性组件的中心轴贯穿弹性组件，钢弦的第一端固定在第一端块上，第二端固定在第二端块上。利用信号线的一端与弹性组件的第一端连接，信号线的另一端用于连接目标采集设备。基于此，工作时，利用目标采集设备可以给弹性组件中的线圈供电，激振钢弦起振，钢弦振动切割线圈磁感线产生感应电流，再由线圈返回到目标采集设备。当被测物发生变形时，微型应变计的外壳受力变形就会导致弹性组件发生形变，弹性组件发生形变就会导致贯穿其中的钢弦长度发生变化，继而导致钢弦震动频率发生变动，线圈发送给目标采集设备的震动频率信号就会发生变化，即目标采集设备采集到的感应电流会发生变动，可以实现目标采集设备对被测物的应变监测。利用弹性组件替代了原有的弹性梁结构，避免了弹性梁结构对微型应变计的尺寸限制，采用毛细管支架，并将线圈固定在外壳管壁上，大大降低了微型应变计的尺寸和重量，保证了测量结果的精度，为更多的应用场景提供了监测便利。
36.具体实施时，利用钢弦103沿弹性组件101的中心轴设置于弹性组件101内部时，可以将钢弦103拉紧，利用紧定螺钉将钢弦103的两端分别固定在第一端块1011和第二端块1012上，使得钢弦103可以从第一端块1011、毛细管支架1013、弹性组件1014以及第二端块1012的中间穿过。
37.一些实施例中，为了确保被测物发生形变时，微型应变计可以精准反馈测量信号，如图2所示，微型应变计的弹性结构1016可以包括固定组件10161和弹簧10162。其中，固定组件10161可以与毛细管支架1013的第二端固定连接，弹簧10162的第一端与固定组件10161连接，另一端与第二端块1012连接。
38.在将固定组件10161固定在毛细管支架1013的第二端后，毛细管支架1013与第二端块1012之间并未直接接触，而是通过弹簧10162连接，彼此之间留有弹力间隙。如此，当微型应变计受外力挤压时，弹簧10162同样受挤压导致其长度发生变化，即毛细管支架1013与
第二端块1012之间的距离发生变化，也即贯穿其间的钢弦103长度也会发生变化，如此，为微型应变计的精准测量奠定了基础。
39.在利用固定组件10161固定弹簧10162，以使毛细管支架1013与第二端块1012之间留有弹力间隙时，固定组件10161可以是螺纹管和螺母。
40.一些实施例中，为了方便线圈与信号线连接，如图2所示，还可以在第二端块1012上设置一个穿线孔10121，如此，线圈1014上的一组引线就可以穿过穿线孔10121与信号线104连接在一起。此外，相较于传统的微型应变计，利用穿线孔10121来引导线圈与信号线104连接，省去了设置接线柱，进一步缩小了微型应变计的体积，减轻了微型应变计的重量。
41.一些实施例中，线圈可以包括线圈骨架和导线。线圈骨架可以固定在外壳的内侧管壁上，磁体固定在线圈骨架中间的通孔里，导线缠绕在线圈骨架上形成线圈。线圈与磁体组合在一起，并与信号线连接。在工作时，可以由目标采集设备给线圈供电，线圈在接收到电量后和两个磁体共同作用，激振穿过线圈的钢弦起振，钢弦振动切割磁感线产生感应电流，再由线圈反馈给目标采集设备，如此，当钢弦长度发生变化时，震动频率也会随之发生变化，继而影响线圈接收到的感应电流，目标采集设备根据接收到的线圈反馈的感应电流就可以实现对被测物的应变监测。
42.其中，磁体可以是磁铁。实施时，可以使用螺纹将磁体固定在线圈骨架上。
43.一些实施例中，如图2所示，外壳102可以包括第一端盖1021、第二端盖1022和外护管1023；外护管1023的第一端与第一端块1011螺纹连接；外护管1023的第二端与第二端块1012螺纹连接；第一端盖1021与第一端块1011螺纹连接；第二端盖1022与第二端块1012螺纹连接，第一端盖1011与外护管1023的第一端连接；第二端盖1022与外护管1023的第二端之间设置有伸缩缝。
44.实施时，如图2所示，外壳102还可以包括出线座1024，出线座1024与第二端盖1022螺纹连接，用于从外壳102的外部接入信号线104到外壳102内部。
45.实际应用中，在连接外壳102的各个部件时，还可以使用厌氧胶在外壳102的各个螺纹连接处做密封，使用橡胶塞在出线座1024处做密封，使用硅橡胶在第二端盖1022与外护管1023的第二端之间的伸缩缝处做密封，以使外壳102可以起到防水、防泥沙的作用。
46.一些实施例中，如图3所示，还可以在微型应变计的第一端盖1021上设置螺纹孔10211，如此，可以使用外部设备如拉手等，通过螺纹孔10211对微型应变计进行初始零点调节。
47.具体的，利用拉手通过螺纹孔进行初始零点调节的具体实现方式可以参考现有相关技术，此处不再赘述。
48.一些实施例中，如图2所示，微型应变计还可以包括温度检测元件105，温度检测元件105可以设置在毛细管支架1013上，并与信号线104连接，用于获取温度信号并通过信号线输出给目标采集设备。
49.其中，温度检测元件可以使用智能芯片温度计，将智能芯片温度计的一组引线通过穿线孔与信号线连接，以通过信号线接入目标采集设备，如此，可以实现对被测物的识别和温度数据采集。
50.具体实施时，在微型应变计通过信号线与目标采集设备连接并开始工作后，目标采集设备可以采集微型应变计中智能芯片温度计的芯片编码和温度数据，以及线圈的感应
电流，以便确认被测物以及被测物的环境数据，实现对被测物的应变监测。其中，信号线可以是四芯电缆。
51.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
52.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
54.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。