[发明专利]基于液态金属的架空线路弯曲度传感器及测量方法

权利要求书

1.一种基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，包括：

用以贴装在架空线路上的液态金属电阻应变片，与所述架空线路弯曲共形，用于根据所述架空线路的弯曲程度产生相应的电阻变化；

信号采集模块，与所述液态金属电阻应变片连接，用于根据所述液态金属电阻应变片的电阻变化产生相应的电压信号；

信号处理模块，与所述信号采集模块连接，用于根据所述电压信号确定所述架空线路的弧垂数据。

2.根据权利要求1所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，所述液态金属电阻应变片，包括：

柔性可拉伸的弹性基体，其内包含沿所述弹性基体的长度方向分布的微流道；

填充所述微流道的液态金属；

设于所述微流道的端部且与所述液态金属接触的引出电极；其中，所述液态金属电阻应变片通过所述引出电极接入所述信号采集模块。

3.根据权利要求2所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，所述微流道为“M”字形的迂回流道结构，所述微流道的两个端部位于所述弹性基体的同一侧。

4.根据权利要求3所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，所述液态金属电阻应变片的电阻变化率与伸缩形变变化率εL满足如下公式：

εR＝2.0972εL-0.0153；

其中，εR表示所述液态金属电阻应变片的电阻变化率，εL表示液态金属电阻应变片的伸缩形变变化率。

5.根据权利要求2所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，具有所述微流道的弹性基体由顶层基体和底层基体通过压合形成；其中，所述顶层基体和/或底层基体的结合面具有与所述微流道结构相应的微流槽。

6.根据权利要求2所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，所述引出电极选用金属导线。

7.根据权利要求1所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，所述信号采集模块，包括：信号采集单元、信号放大单元和信号滤波单元；

所述信号采集单元，用于根据所述液态金属电阻应变片的电阻变化产生相应的电压信号；

所述信号放大单元，用于对所述电压信号进行信号放大；

所述信号滤波单元，用于滤除经过信号放大后的电压信号中的杂波。

8.根据权利要求7所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，所述信号采集单元选用惠斯登电桥电路；所述液态金属电阻应变片的引出电极分别接入所述惠斯登电桥电路的一桥臂。

9.根据权利要求1所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，其特征在于，所述信号处理模块，包括：电压解析单元、计算单元、显示单元和报警单元；

所述电压解析单元，用于根据所述电压信号计算所述液态金属电阻应变片由于弹性形变而引起的电压变化值；

所述计算单元，用于根据所述电压变化值确定所述架空线路的当前弧垂数据，以及预测所述架空线路的未来弧垂数据；

所述显示单元，用于指示所述架空线路的当前弧垂数据和/或未来弧垂数据；

所述报警单元，用于当未来弧垂数据超出最大允许阈值的情况下，对外进行警示。

10.一种基于液态金属的架空线路弯曲度测量方法，其特征在于，应用于权利要求1-9中任一项所述的基于液态金属的架空线路弯曲度传感器，包括：

在液态金属电阻应变片跟随架空线路产生弯曲时，获取所述液态金属电阻应变片的电阻变化而产生的电压信号；

对获取到的电压信号依次进行信号放大和滤波处理；

根据经过信号放大与滤波的电压信号，计算出所述液态金属电阻应变片由于弹性形变而引起的电压变化值；

根据所述电压变化值确定并显示所述架空线路的当前弧垂数据，以及预测所述架空线路的未来弧垂数据；以及，

当未来弧垂数据超出最大允许阈值的情况下，对外进行警示。