检测载荷的磁弹性应力传感器制造技术

本实用新型专利技术检测载荷的磁弹性应力传感器，最适用于液压支柱的载荷检测，也适用于圆柱形钢铁构件的载荷测试。它由设在套管内的两个垂直交叉放置的Ｕ形铁芯组成，铁芯上分别绕有绕向相同的激励线圈和测量线圈，设在同一个铁芯的两个脚上的激励线圈末端与始端相连；设在同一个铁芯的两个脚上的测量线圈末端与始端相连；套管内部填充有绝缘材料，尾部设有与内部相连的外接输入输出信号线，套管测量头部为圆弧面，根据被测物体的结构和承载特点，实现了对液压支柱载荷的主动测量；其灵敏度高，自补偿能力好，能消除或减小被测构件因温度、湿度和气体成分等变化引起的测量误差，测量定位容易，结构简单，使用方便，具有广泛的实用性。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 一、
本技术涉及检测载荷的磁弹性应力传感器，尤其适用于液压支柱的载荷检测，也适用于圆柱形钢铁构件的载荷测试。二
技术介绍
液压支柱(支架)广泛用于矿井支护，在支护过程中需要定期对液压支柱载荷进行检测，由于液压支柱(支架)结构复杂、使用环境恶劣，外载荷的测算一直是个难题。目前的检测方法是使用油压表、压力盒、油压枕或应变片来完成的，不仅用量大，成本高，而且使用不方便，而且测量精度也不高。三
技术实现思路
鉴于已有技术存在的问题，本技术的目的是提供一种结构紧凑、灵敏度高、经济、方便、快捷、效果好的检测液压支柱载荷的磁弹性应力传感器。本技术检测载荷的磁弹性应力传感器，它由设在套管内的两个垂直交叉放置的U形铁芯组成，铁芯上分别绕有绕向相同的激励线圈和测量线圈，设在同一个铁芯的两个脚上的激励线圈末端与始端相连；设在同一个铁芯的两个脚上的测量线圈末端与始端相连；套管内部填充有绝缘材料，尾部设有与内部相连的外接输入输出信号线，套管测量头部为圆弧面，圆弧面上设有保护层；所述的U形铁芯由铁氧体粉末烧结而成。本技术检测载荷的磁弹性应力传感器的有益效果1.实现对受力构件载荷的主动测量。2.采用差动桥路，灵敏度高，自补偿能力好，能消除或减小被测构件因温度、湿度和气体成分等变化引起的测量误差。3.传感器端面为圆弧形结构，能与被测量表面保持均匀、稳定接触，同时易于传感器的测量定位，使用方便。4.易于加工制造，结构紧凑，可靠性好，适合矿井等恶劣环境下使用。5.结合信号处理技术和载荷测算软件，易于开发便携式载荷检测仪器，实现对液压支柱外载荷的快速、灵便测量。四附图说明附图是本技术局部剖面结构图。图中套管-1，U形铁芯-2、3，绝缘材料-4，激励线圈-5，保护层-6，测量线圈-7，接线柱-8，信号线-9。五具体实施方式尾部设有与内部相连的外接输入输出信号线9。以下结合附图对本技术的一个实施例作进一步的描述本技术检测载荷的磁弹性应力传感器，它主要由两个垂直交叉放置的U形铁芯2和3组成，U形铁芯2和3宽度相同、高度不同、由铁氧体粉末烧结而成，在较高铁芯3的左、右管脚上缠绕上激励线圈5，匝数均为200匝；在较低铁芯2的左、右管脚上缠绕上测量线圈7，匝数均为120匝，线圈绕向相同。设在同一个铁芯3的两个角上的激励线圈5末端与始端相连，为激励电流的施加端；设在同一个铁芯2的两个角上的测量线圈7末端与始端相连，为测量信号的输出端。将绕有线圈的铁芯2和3封装于套管1内，套管1内部填充有绝缘材料4。将封装套管1的测量头部加工成与铁芯管脚相对应的内凹圆弧面，圆弧面的半径与液压支柱半径相同，圆弧面上设有保护层6。激励和测量信号线9由封装套管1的另一端接线柱8引入、引出，组成用于液压支柱载荷检测的磁弹性传感器。测量时，手握传感器将其垂直置于被测支柱的表面，并使传感器测量端的内凹圆弧表面与支柱的圆柱表面方向一致，以保证两者的圆弧表面紧密接触。这样传感器的四个磁极中相邻磁极间被测构件材料的磁阻就构成了一个差动磁桥，当传感器的激励线圈接通一定频率的交变电流时，在其铁芯中便产生交变的磁通，在支柱表面将形成激励磁场。假设被测表面材料各向同性，当支柱不受载荷作用时，各桥臂的磁导率或磁阻相等，磁桥处于平衡状态，传感器输出为零；当支柱受到载荷作用时，在支柱的圆周方向受拉伸，轴线方向受压缩，因而在这两个方向的磁导率或磁阻产生相反的变化，即周向增大，轴向减小。根据铁磁学原理，对应圆周方向上线圈组成的两桥臂电压增加，对应轴线方向上线圈组成的两桥臂电压减小，从而使磁桥失去平衡，在测量线圈中感应出电动势，传感器输出电信号。根据预先标定好的输出电压信号与载荷的关系，即可测算出液压支柱所受载荷大小。权利要求1.检测载荷的磁弹性应力传感器，其特征在于它由设在套管(1)内的两个垂直交叉放置的U形铁芯(2)和(3)组成，铁芯(2)和(3)上分别绕有绕向相同的激励线圈(5)和测量线圈(7)，设在同一个铁芯(3)的两个脚上的激励线圈(5)末端与始端相连；设在同一个铁芯(2)的两个脚上的测量线圈(7)末端与始端相连；套管(1)内部填充有绝缘材料(4)，尾部设有与内部相连的外接输入输出信号线(9)，套管(1)测量头部为圆弧面，圆弧面上设有保护层(6)。2.根据权利要求1所述的检测载荷的磁弹性应力传感器，其特征在于所述的U形铁芯(2)和(3)由铁氧体粉末烧结而成。专利摘要本技术检测载荷的磁弹性应力传感器，最适用于液压支柱的载荷检测，也适用于圆柱形钢铁构件的载荷测试。它由设在套管内的两个垂直交叉放置的U形铁芯组成，铁芯上分别绕有绕向相同的激励线圈和测量线圈，设在同一个铁芯的两个脚上的激励线圈末端与始端相连；设在同一个铁芯的两个脚上的测量线圈末端与始端相连；套管内部填充有绝缘材料，尾部设有与内部相连的外接输入输出信号线，套管测量头部为圆弧面，根据被测物体的结构和承载特点，实现了对液压支柱载荷的主动测量；其灵敏度高，自补偿能力好，能消除或减小被测构件因温度、湿度和气体成分等变化引起的测量误差，测量定位容易，结构简单，使用方便，具有广泛的实用性。文档编号G01L1/12GK2874449SQ20052013404公开日2007年2月28日 申请日期2005年12月4日 优先权日2005年12月4日专利技术者朱华, 葛世荣, 唐玮 申请人:中国矿业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
检测载荷的磁弹性应力传感器，其特征在于：它由设在套管（１）内的两个垂直交叉放置的Ｕ形铁芯（２）和（３）组成，铁芯（２）和（３）上分别绕有绕向相同的激励线圈（５）和测量线圈（７），设在同一个铁芯（３）的两个脚上的激励线圈（５）末端与始端相连；设在同一个铁芯（２）的两个脚上的测量线圈（７）末端与始端相连；套管（１）内部填充有绝缘材料（４），尾部设有与内部相连的外接输入输出信号线（９），套管（１）测量头部为圆弧面，圆弧面上设有保护层（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱华，葛世荣，唐玮，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]