[发明专利]一种嵌入式拉压力监测装置

说明书

本发明属于测力传感器领域，公开了一种嵌入式拉压力监测装置。所述的监测装置包括嵌入式应力传感器和采集器。嵌入式应力传感器安装于被测结构的锥形孔内，当被测结构受力时引起锥形孔的变形，进而引起嵌入式应力传感器的变形，并通过力敏电阻输出电信号。采集器完成对嵌入式应力传感器的供电和传感器信号采集、处理与记录，实现拉压力的实时监测。本发明相较于目前的拉压力测量装置，降低了维护成本，提升了测量适应性，实现了对拉压力的实时监测，能够反映被测构件服役时的工作状态。

技术领域

本发明属于测力传感器领域，具体涉及一种嵌入式拉压力监测装置。

背景技术

随着工业自动化和智能化的发展，使应力测量的应用越来越广泛，对一些关键零部件的应力测量，可以得到其控制参数，进而实现自动化控制。在工程装备上，例如起重臂架的自动化控制，针对不同质量的重物和不同的起重速度，需要对起重力大小进行控制，因此对起重臂架受力测量是必要的；在轨道交通上，例如转辙机驱动道岔转换过程中，转换力若超出正常范围则会危及行车安全，测量转辙机转换力有利于提升列车运行的稳定性和安全性；在机床加工中，切削力是机床运行中重要参数之一，其大小影响着工件质量、刀具寿命、机床动力消耗等，切削力的测量与控制有利于提升机床加工性能。

目前对应力测量方法主要采用应变片粘接法，将应变片粘接到构件表面，此方法工艺过程复杂，不适合复杂工况安装，难以实现长期测量。此外，对于大部分力传感器例如S型拉压力传感器、销轴式力传感器等，其测量对构件改动大、尺寸大、适应性差、难以实现实时监测。

发明内容

为了解决现有测量方法繁琐且不能实时监测的问题，本发明提出一种嵌入式拉压力监测装置。利用被测结构材料受力变形的特点，在被测结构表面的锥形孔安装嵌入式应力传感器，被测结构的应力变化引起传感器电信号输出，并将传感器通过电缆接入采集器的解算电路中，最终实现了被测结构拉压力的实时监测。本发明的嵌入式拉压力监测装置，其灵敏度高、动态响应好、适应性强，可以实现拉压力实时监测。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种嵌入式拉压力监测装置，包括嵌入式应力传感器7和采集器6。

所述的嵌入式应力传感器7包括锥形弹性力敏模块、弹性体预紧模块和弹性体封盖模块。

所述的弹性体预紧模块包括螺纹底座4、旋调导杆5和预紧卡环g；所述的螺纹底座4的外部设有螺纹；所述的螺纹底座4和预紧卡环g的中心均设有通孔，且通孔尺寸一致，预紧卡环g固定在螺纹底座4的顶端，螺纹底座4与预紧卡环g同轴；所述的旋调导杆5，其下部插入螺纹底座4与预紧卡环g的通孔中，且旋调导杆5的外表面与螺纹底座4和预紧卡环g的内壁相接触固定，其上部位于螺纹底座4外。

所述的锥形弹性力敏模块包括应变放大圆环2、锥形力敏结构3和力敏电阻c；所述的锥形力敏结构3的材质为弹性材料，其上部为开口的圆形筒体结构，其下部为收缩的锥形筒体结构，锥形筒体结构的内部设有一圈圆环卡槽d，用于安装应变放大圆环2，且上部的圆形筒体结构的直径大于螺纹底座4的直径，螺纹底座4的直径在下部的锥形筒体结构的直径最大值和最小值之间；锥形力敏结构3的筒体上设有与轴线方向平行的一段缺口，从圆形筒体结构的中部一直通到锥形筒体结构的底部，作为预紧间隙f，使应变放大圆环2与锥形力敏结构3的内壁紧密配合；所述的应变放大圆环2为圆环片结构，为了放大应变信号，其材料弹性模量应小于100GPa，且中心通孔的尺寸大于旋调导杆5的直径；所述的力敏电阻c安装在应变放大圆环2上表面，力敏电阻c靠近圆环内径，其方向垂直于应变放大圆环2半径；锥形力敏结构3下部的底部为开口结构，预紧卡环g的上部卡在锥形力敏结构3的底部，且锥形力敏结构3与预紧卡环g之间可以相互旋转；旋调导杆5的顶部位于锥形力敏结构3上方；