[发明专利]一种高灵敏度应力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是指一种高灵敏度应力传感器。

背景技术

目前桥梁施工、托运货物时，都需要对结构的应力变化、以及承受的重量进行监测，进行监测时，一般采用金属电阻应变计进行监测。而目前的应变计在检测微小应变时，信号较小，信噪比不能满足测试要求。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种高灵敏度应力传感器，该应力传感器便于固定于微小形变处，且能够灵敏的感应出形变，监测出形变处的应力变化。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高灵敏度应力传感器，包括：能弯曲变形的应力集中梁，在应力集中梁的应力集中处设有应变计，应变计组成惠斯登电桥；可以感受微小应变。还包括设置于应力集中梁两端的固支梁。

其中，所述固支梁设有用于固定于被测物的固定孔。

应变计为玻璃微熔半导体硅应变计或半导体扩散硅应变计或陶瓷厚膜电阻应变计。

一种高灵敏度应力传感器还包括无线信号传输装置。通过设置无线信号传输装置，可以进行远程测量，无线远程监测。 进一步地，应力集中梁的中部设有弹性结构。

其中，弹性结构可以为以下几种结构：

1、弹性体呈V或U字形，中间形成弹性空间，当两端受力时，其中部的形变较大，能够产生足够应变信号。

2、弹性体呈弧形，如抛物线形等。

3、弹性体呈螺旋形或波纹形。

其中，应力集中梁厚度为中间薄两端厚。该结构使得应力集中梁更容易形变。

进一步地，所述应力集中梁的外侧套设有弹性壳体，弹性壳体的两端分别与固支梁固定连接。弹性壳体将应力集中梁以及应变计保护在内部，防止外部干扰。弹性壳体优选地选择为波纹管，以及网罩等。

进一步地，其中一个固支梁的中部设有通孔，信号线的一端通过通孔与应变计信号连接。在具体设置时，优选地，信号线从固支梁的端面引出。

进一步地，所述应变计与应力集中梁的固定方式为玻璃微熔式，其制作包括：

步骤1；在清洗好的金属弹性体上丝网印制玻璃浆。 步骤2；在弹性体印制玻璃浆的位置安装硅应变计。 步骤3；把传感器送入高温隧道炉，完成硅应变计和金属弹性体的粘接。 步骤4；用金丝球焊接把硅应变计通过接线端子组成惠斯顿电桥。

本发明的有益效果为：

1：对大型建筑寿命的实时监控。建筑物沉降的测量。 2：对遂道涵洞桥梁变化沉降的测量与监控。 3：对铁路动态变化和沉降的测量与监控。 4：对高压线缆、承拉载荷的钢缆进行测量与监控。 5：对大型水利工程布点测量与监控。

对大型构件的测量可以具体到毎一个局部微小应变，通过合理布点具部数据整体分析，从而得到构件和建筑的实时状况，给业主和设计部门提供科学合理的解决方案。

本发明的应力传感器采用固支梁固定于测试位置，通过测试位置不同固定点的应变变化累积，在应力集中梁上形成较大的应变变化，同时采用玻璃微熔式硅应变计，使得应变感应信号得到放大，同时精度也得到提高。

附图说明

图1为本发明的一种应力感应装置的结构示意图。

图2为图1的另一种视角的示意图。

附图标记为：

1——固支梁；2——应力集中梁；3——半导体应变计；4——弹性壳体；

5——信号线；11——固定孔。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。参见图1至图2，以下结合附图对本发明进行详细的描述。

一种高灵敏度应力传感器通过：a、应力集中梁2的加工，b、半导体硅应变电阻的玻璃微熔技术安装，c、温度和稳定性技术，d、焊接或硫化密封技术完成。其具体结构为：包括能弯曲变形的应力集中梁2，在应力集中梁2的应力集中处设有硅半导体应变计3，一般设计在应力集中梁2的中部，半导体应变计3组成惠斯登电桥可以感受微小应变。还包括设置于应力集中梁2两端的固支梁1。

为方便应力传感器的设置以及信号的获得，高灵敏度应力传感器还包括无线信号传输装置；无线信号传输装置与惠斯登电桥的的信号输出端信号连接；在应用到远距离检测时，可对应力传感器进行布点，设置节点收集信号；将应力传感器的信号传输到远处。