一种受力构件及带有该受力构件的应变传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种受力构件及带有该受力构件的应变传感器，包括用于与被测构件产生一致形变的测量段，所述测量段包括第一测量段和第二测量段，在垂直于被测构件受力方向的截面上，所述第一测量段的截面积小于所述第二测量段的截面积。本实用新型专利技术中当被测构件发生形变时，第一测量段和第二测量段的应变是不一样的，截面积大的应变小即敏感性差，截面积小的敏感性好；另一方面截面积大的刚度和极限强度大，截面积小的刚度和极限强度小，当敏感元件布置在不同截面积的测量段上时，即可实现对传感器的灵敏度或测量量程进行调整，有利于扩大传感器的适用范围。

A Strain Sensor for Forced Members and Members with Forced Members

The utility model discloses a stress component and a strain sensor with the stress component, which comprises a measuring section used to produce consistent deformation with the measured component. The measuring section comprises a first measuring section and a second measuring section. On a cross section perpendicular to the direction of force applied to the measured component, the cross section area of the first measuring section is smaller than the cross section area of the second measuring section. In the utility model, when the measured component is deformed, the strain of the first measuring section and the second measuring section are different, the strain of the large cross-section area is small, that is, the sensitivity of the small cross-section area is poor, and the sensitivity of the small cross-section area is good; on the other hand, the stiffness and the ultimate strength of the large cross-section area are large, and the stiffness and the ultimate strength of the small cross-section area are small, which can be realized when the Now the sensitivity or measurement range of the sensor is adjusted, which is conducive to expanding the scope of application of the sensor.

【技术实现步骤摘要】
一种受力构件及带有该受力构件的应变传感器
本技术涉及传感器
，具体涉及一种受力构件及带有该受力构件的应变传感器。
技术介绍
应变传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。随着社会的发展与安全意识的增强，结构受力安全性监测受到越来越多的重视，且监测测量精度的要求也随之增高。目前在一些大型工程项目中，通常采用两端安装的应变传感器来监测被测构件的应力应变。为了使监测结果更加准确，要求传感器的量程、敏感性与测量要求相一致。由于两端安装的应变传感器上两个安装点之间的变形能力以及敏感性是不变的，因而在工程实际使用中经常出现传感器的量程、灵敏度不能满足要求的情况，如在大应变的桥梁拉索中或小应变的受力结构中，经常遇到现有应变传感器的量程不够，或灵敏度不够，使得传感器的适用范围受限。
技术实现思路
本技术目的在于：针对在采用两端安装的应变传感器来监测工程结构的应力应变时，经常遇到传感器的量程不够，或灵敏度不够的问题，提供一种受力构件，该受力构件采用多个不同截面段串接而成，当将敏感元件设置在不同截面段上时，即可实现对传感器的测量量程或灵敏度进行调整，有利于扩大传感器的适用范围。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种受力构件，包括用于与被测构件产生一致形变的测量段，所述测量段包括第一测量段和第二测量段，在垂直于被测构件受力方向的截面上，所述第一测量段的截面积小于所述第二测量段的截面积。本技术通过在受力构件上设置测量段，该测量段包括第一测量段和第二测量段，且在垂直于被测构件受力方向的截面上，第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，当被测构件发生形变时，第一测量段和第二测量段的应变是不一样的，截面积大的应变敏感性差，截面积小的应变敏感性好；另一方面截面积大的刚度和极限强度大，截面积小的刚度和极限强度小，当敏感元件布置在不同截面积的测量段上时，即可实现对传感器的灵敏度或测量量程进行调整，有利于扩大传感器的适用范围。需要说明的是，对于两端固定安装的应变传感器，根据受力构件的应变计算公式：其中N为轴向力，E为弹性模量，A为各测量段在垂直于被测构件受力方向上所对应的截面积，由于两端安装轴向力N大小一样，材质弹性模量E一样，且在安装段内的总变形一样，但在不同截面积的测量段上，变形分配的比例不一样，所以截面积的大小决定着各测量段的应变，因而调整各测量段截面积的大小比例，可调整传感器的灵敏度或测量量程。该方案摒弃了以往通过调整敏感元件及其封装工艺来改变传感器的灵敏度或测量量程的做法，且该方案实施简单，实施成本低。作为本技术的优选方案，所述测量段上有一个第一测量段，且第一测量段位于两个第二测量段之间。通过在测量段上设置一个第一测量段，且第一测量段位于两个第二测量段之间，由于第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，即该受力构件呈两端大中间小的结构，当将受力构件两端固定，敏感元件布置在第一测量段上时，由于结构对称性，使得传感器制造及安装方便，第一测量段受力形变更加均匀，即可更好的增加传感器的检测灵敏度。作为本技术的优选方案，所述测量段上有一个第二测量段，且第二测量段位于两个第一测量段之间。通过在测量段上设置一个第二测量段，且第二测量段位于两个第一测量段之间，由于第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，即该受力构件呈两端小中间大的结构，当将受力构件两端固定，敏感元件布置在第二测量段上时，由于结构对称性，使得传感器制造及安装方便，第二测量段受力形变更加均匀，即可更好的增加传感器的测量量程。作为本技术的优选方案，所述测量段上有两个第一测量段，两个第一测量段并排布置且位于两个第二测量段之间。通过在测量段上设置两个第一测量段，两个第一测量段并排布置且位于两个第二测量段之间，由于第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，当将受力构件两端固定，敏感元件布置在两个第一测量段上时，由于结构对称性，使得传感器制造及安装方便，两个第一测量段受力形变更加均匀，即可更好的增加传感器的检测灵敏度；同时布置两个敏感元件，既可增加测量数据的准确性，又可增加传感器的容错率，即任一敏感元件故障不会导致传感器监测中断。作为本技术的优选方案，所述测量段上至少有两个第二测量段和两个第一测量段，且第二测量段与第一测量段交替串接。通过在测量段上设置至少两个第二测量段和第一测量段，且第二测量段与第一测量段交替串接，由于第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，当将受力构件两端固定，敏感元件布置在两个第二测量段上时，由于结构对称性，使得传感器制造及安装方便，两个第二测量段受力形变更加均匀，即可更好的增加传感器的测量量程；同时布置两个敏感元件，既可增加测量数据的准确性，又可增加传感器的容错率，即任一敏感元件故障不会导致传感器监测中断。作为本技术的优选方案，所述第一测量段和第二测量段为轴心受力构件。当构件所受外力的作用点与构件截面的形心重合时，则构件横截面产生的应力为均匀分布，可以使得各测量段受力时形变均匀。作为本技术的优选方案，所述第一测量段和第二测量段的中心线位于同一直线上，可以使各测量段受力时形变更加均匀。作为本技术的优选方案，所述第一测量段和/或第二测量段为杆状结构。当第一测量段和/或第二测量段采用杆状结构时，截面形状规则，且截面上的应力分布均匀，同时能够承受较大的极限应力。作为本技术的优选方案，所述第一测量段和第二测量段的截面为圆形。作为本技术的优选方案，所述第一测量段和第二测量段的截面为方形。作为本技术的优选方案，所述第一测量段和/或第二测量段为板状结构。采用板状结构时，截面形状规则，且截面上的应力分布均匀，同时通过减小板厚尺寸，减少了受力构件与被测构件连接后所占用的空间，且方便制造。作为本技术的优选方案，所述受力杆件上还设有用于固定其位置的固定部，便于将该受力杆件与被测构件进行连接固定。作为本技术的优选方案，所述固定部设于测量段的两端位置，便于该受力构件的制造及安装。作为本技术的优选方案，所述固定部为设于测量段两端的安装孔。本技术还提供一种应变传感器，包括以上所述的受力构件，在所述受力构件的测量段上设有敏感元件。通过将敏感元件布置在受力构件的测量段上，由于该测量段包括第一测量段和第二测量段，且在垂直于被测构件受力方向的截面上，第一测量段的截面积小于第二测量段的截面积，当敏感元件布置在不同截面积的测量段上时，即可形成增敏型传感器或扩大量程型传感器。作为本技术的优选方案，所述敏感元件设于第一测量段上，从而形成一种更加灵敏的应变传感器。作为本技术的优选方案，所述敏感元件设于第二测量段上，从而形成一种测量量程更加大的应变传感器。作为本技术的优选方案，所述敏感元件沿测量段受力方向布置。通过将敏感元件沿测量段受力方向布置，使得敏感元件变形方向与测量段受力方向一致，有利于提高测量数据的准确性。作为本技术的优选方案，所述敏感元件粘贴于测量段外表面，方便敏感元件的布置。作为本技术的优选方案，所述敏感元件埋设于测量段内部，可以对敏感元件形成较好的保护。作为本技术的优选方案，所述敏感元件为电阻应变片。作为本技术的优选方案，所述敏感元件为光纤光栅。综上所述，由于采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种受力构件，包括用于与被测构件产生一致形变的测量段，其特征在于，所述测量段包括第一测量段和第二测量段，在垂直于被测构件受力方向的截面上，所述第一测量段的截面积小于所述第二测量段的截面积。

【技术特征摘要】
1.一种受力构件，包括用于与被测构件产生一致形变的测量段，其特征在于，所述测量段包括第一测量段和第二测量段，在垂直于被测构件受力方向的截面上，所述第一测量段的截面积小于所述第二测量段的截面积。2.根据权利要求1所述的受力构件，其特征在于，所述测量段上有一个第一测量段，且第一测量段位于两个第二测量段之间。3.根据权利要求1所述的受力构件，其特征在于，所述测量段上有一个第二测量段，且第二测量段位于两个第一测量段之间。4.根据权利要求1所述的受力构件，其特征在于，所述测量段上有两个第一测量段，两个第一测量段并排布置且位于两个第二测量段之间。5.根据权利要求1所述的受力构件，其特征在于，所述测量段上至少有两个第二测量段和两个第一测量段，且第二测量段与第一测量段交替串接。6.根据权利要求1所述的受力构件，其特征在于，所述第一测量段和第二测量段为轴心受力构件。7.根据权利要求6所述的受力构件，其特征在于，所述第一测量段和第二测量段的中心线位于同一直线上。8.根据权利要求1所述的受力构件，其特征在于，所述第一测量段和/或第二测量段为杆状结构。9.根据权利要求8所述的受力构件，其特征在于，所述第一测量段和第二测量段的截面为圆形。10.根据权利要求8所述的受力构件，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓年春，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：广西,45