应力应变传感器制造技术

本实用新型专利技术实施例提供一种应力应变传感器，该传感器包括敏感元件和包覆在敏感元件外的包层，包层的至少一部分为复合材料制成。该传感器一方面提高了传感器的敏感元件的耐用性和可维护性，另一方面，在对复合材料的被测件进行测量时，能够提高传感器与被测件的接触面的相容性，较好地传递复合材料被测件的应变。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测量
，尤其涉及一种应力应变传感器。
技术介绍
随着风力发电机组叶片和机舱使用的广泛性和特殊性，目前针对复合材料的机舱和叶片应力应变的测量常用应变计(中温箔式电阻应变计)实现，但应变计往往包括以下三点不足之处:第一、实施要求较高，安装工序和工艺复杂，效率低，不适合批量使用(安装应变计要求专业技能的工作人员，因此如要大规模批量使用，需要培养大量专业的安装人员来实施)。此外，因技术人员的技能参次不齐，造成测试结果的较大差别。第二、可维护性差，维护成本高。机组运行过程中出现问题则需要专业人员来处理，增加了时间成本和人员维护成本。第三、应用范围局限。目前市面上的应变计，受其自身结构特点的影响，不适合在加工复合材料构件时预埋。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种应力应变传感器，以解决现有技术的应变计实施要求高、可维护性差以及应用范围局限的问题。本技术的实施例提供一种应力应变传感器，包括敏感元件和包覆在敏感元件外的包层，包层的至少一部分为复合材料制成。优选地，包层包括保护包层和工作包层，保护包层或工作包层上设有凹槽，敏感元件固定设置在凹槽内。优选地，工作包层的远离保护包层的一面为与被测件配合的工作面，保护包层上设置有凹槽，敏感元件设置于凹槽内，且敏感元件的至少一个侧面与工作包层贴合。优选地，凹槽内还设有温度补偿片，温度补偿片与敏感元件并排设置，且温度补偿片的至少一个侧面与工作包层贴合。优选地，保护包层上设置有凹槽，凹槽与敏感元件之间设有电磁屏蔽防护层，电磁屏蔽防护层覆盖敏感元件的远离所述工作面的表面。优选地，传感器还包括测试引线，测试引线伸出至包层外部。优选地，包层均为复合材料包层，复合材料为玻璃钢。优选地，保护包层上与被测件对应的外壳上设有安装基准线。优选地，包层上设置有多个安装孔。优选地，保护包层和工作包层之间通过粘接剂粘结。优选地，应力应变传感器安装于风力发电机组的机舱和/或叶片上，用于测量机舱和/或叶片的应力应变值。根据本技术实施例提供的应力应变传感器，因采用至少一部分为复合材料的包层对敏感元件进行封装，一方面，提高了传感器的敏感元件的耐用性和可维护性，另一方面，在对复合材料的被测件进行测量时，能够提高传感器与被测件的接触面的相容性，较好地传递复合材料被测件的应变。【附图说明】图1是本技术的实施例的传感器安装面示意图；图2是本技术的实施例的传感器保护包层示意图；图3是本技术的实施例的传感器内部结构剖切示意图；图4是本技术的实施例的传感器侧切面示意图。附图标记说明:1、工作面;2、引线；3、安装基准线;4、保护包层;5、敏感元件;6、电磁屏蔽防护层；7、粘接剂;I O、工作包层。【具体实施方式】下面结合附图详细描述本技术的示例性实施例。本技术涉及应变式传感器，应变式传感器一般是由电阻应变片和测量转换电路两部分组成。电阻应变片的工作原理为:电阻应变片使用时用胶粘在被测件上，当被测件受力变形时，应变片中金属丝的长度与横截面积也随着被测件一起变化，进而发生电阻的变化，由于应变的变化和电阻的相对变化呈线性对应关系，因此利用惠斯通电桥测定桥路输出电压的变化值即可推算出相应的应变增量。如图3及图4所示，本技术的实施例提供一种应力应变传感器，包括敏感元件5和包覆在敏感元件5外的包层，其中，敏感元件5是传感器中能直接感受被测变量的部分，它能够灵敏地感受被测变量，并将应力应变转化为电信号输出。敏感元件5外的包层的作用是防止传感器内部的敏感元件5受到机械力的破坏和变形，同时减少敏感元件5在使用时的工序，提高使用效率。该包层的至少一部分为复合材料制成。本实施例的应力应变传感器因采用至少一部分为复合材料的包层对敏感元件5进行封装，一方面，提高了传感器的敏感元件5的耐用性和可维护性，克服了传统应变片测量的可维护性差，维护成本高及不适合重复使用的缺陷，提高了传感器的防护等级。另一方面，因本技术实施例的传感器的封装材料中至少一部分为复合材料，在对复合材料的被测件进行测量时，能够提高传感器与被测件的接触面的相容性(传感器的工作面I与被测件表面是同一材质)，较好地传递复合材料被测件的应变，确保传感器能够对复合材料的应变量进行测量。如图4所示，具体地，传感器的包层包括保护包层4和工作包层10，保护包层4和工作包层10之间用粘接剂7粘结，并确保其密封性能。保护包层4主要用于与工作包层10—起在敏感元件5外形成有效防护，使传感器内部的敏感元件5免于机械力的破坏和变形，同时保护包层4和工作包层10还具有防腐、防潮功能，如此，可提高传感器的防护等级，使传感器的防护等级达到IP54。为便于放置敏感元件5，在保护包层4和/或工作包层10上设有凹槽，敏感元件5固定设置在凹槽内，如此可以实现敏感元件5在传感器内部的固定和定位，确保敏感元件5在传感器内不会随意移动，并且方便传感器的敏感元件5对准被测件进行测量。优选地，在保护包层4上设置有凹槽，敏感元件5设置于保护包层4的凹槽内。这样设置既可以可靠地固定敏感元件5，又无需破坏工作包层10。传感器的工作包层10直接与敏感元件5的侧面贴合，传感器的工作包层10的远离保护包层4的一面为与被测件配合的工作面I，即在使用传感器时，传感器的工作包层10的工作面I与被测件表面接触并进行应变测量。为提高传感器的测量精度，有效降低环境温度对测量值的影响，凹槽内还设有温度补偿片，温度补偿片与敏感元件5并排设置，且温度补偿片的至少一个侧面与工作包层10贴合。温度补偿片需选取对温度不敏感的材料制成，例如卡玛合金或者是康铜。在使用时，由于温度补偿片已经预设在在敏感元件5与保护包层4之间，因而可以省略现有使用过程中的进行温度补偿处理的步骤，降低使用难度和设置时间。具体地，敏感元件5与温度补偿片的材质相同，敏感元件5由卡玛合金或者康铜制成。为进一步提高传感器的测量精度，提高传感器的抗电磁干扰能力，保护包层4上的凹槽与敏感元件5之间设有电磁屏蔽防护层6，电磁屏蔽防护层6覆盖敏感元件5的远离所述工作面的表面。当应力应变传感器内同时具有温度补偿片和电磁屏蔽防护层6时，温度补偿片与敏感元件5并排设置在保护包层的凹槽内，且温度补偿片的至少一个侧面与敏感元件5的至少一个侧面均与工作包层10贴合。此时，电磁屏蔽防护层6需同时覆盖敏感元件5和温度补偿片的远离工作面的表面。电磁屏蔽防护层6用于实现电磁干扰的屏蔽功能，同时可防腐和防潮。电磁屏蔽防护层6为金属材料制成，具体可为锡箔。如图1所示，为方便地固定传感器，提高对被测件进行测量的效率，传感器的测试引线2伸出至其包层外部。并且根据被测件的实际情况，有时为了更方便将测试引线2接入测试设备，还可适当延长测试引线2的长度(引线2封装前已做好预留)，使之更容易接入测试设备。具体地，可以在包层上设置引线2标识，以方便工作人员接线，也可以在引线2上设置标识，标识引线2种类和作用，传感器的信号引线2标识如下，可根据以下引线2标识，直接当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应力应变传感器，其特征在于，包括敏感元件(5)和包覆在所述敏感元件(5)外的包层，所述包层的至少一部分为复合材料制成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：聂峰，杨建军，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11