位移转换器装置制造方法及图纸

适于联接到结构件的参考点的位移转换器装置(1)，位移转换器装置包括：用于被一体固定至所述结构件的第一参考点(A)的第一元件(6)；设置成在磁性上彼此排斥的、换言之，在面向彼此的表面上具有相同极的第一磁体(3)和第二磁体(4)；设置在所述第一磁体(3)和第二磁体(4)附近的转换器(5)，转换器设计成用于检测所述第一磁体(3)和第二磁体(4)之间存在的磁场的变化、并将所述变化转换为可由处理单元处理的信号，所述位移转换器装置(1)包括用于被一体地固定至所述结构件的第二参考点(B)的第二元件(7)，所述第一磁体(3)、第二磁体(4)或转换器(5)中的一者连接至所述第一元件(6)，并且第一磁体(3)、第二磁体(4)或转换器(5)中的其余元件连接至所述第二元件(7)，使得所述第一参考点(A)的相对运动或所述第二参考点(B)的相对运动引起能够由所述转换器(5)检测到的磁场的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位移转换器装置
本专利技术涉及一种位移转换器装置以及具有独立权利要求的前序部分所述特征的相关使用方法。
技术介绍
在针对建筑结构件安全的研究领域(结构件健康监测、SHM)，开发出能够最好是以简单、无创的方式准确连续地分析和监测所涉及的结构件的状态的方法是非常重要的。尤其是，长时间(数周、数月、数年)监测被认为是潜在危险的结构件部分的位移的发展的可能性被考虑为关键的参数。在该
中，已知可使用线性感应位移转换器(线性可变位移转换器–LVDT)，线性感应位移转换器使得通过铁磁元件与多个通电流的绕组的电磁耦合来测量一部分相对于另一部分的线性位移成为可能。然而，顾名思义，所述装置只能用于纯线性位移。更具体地说，这种限制实际上来自于装置的特定几何结构、特别是来自包括铁磁元件的可动元件相对于铁磁元件运行于其中的三个环形绕组的同轴线布置。因此，与实际应用相比，对于承受与荷载或内部沉降有关以及还与由环境施加的力(如滑坡、地震、滑动等)有关的变形的结构件，发现LVDT的所述约束性运行条件是相当有问题和受限的。另一个缺点是需要使用具有正弦级数的复杂信号，以便能够正确地设置或校正由线性感应位移转换器装置检测到的位移值。此外，能够使用包括比多个同轴环面绕组更简单的内部结构的仪器将是有利的，在这些同轴环面绕组的中心，铁磁元件线性地运行，而铁磁元件又连接到与所涉及的结构件的一部分相连接的可移动元件上。DE3809887描述了一种通过包括布置成排斥构型的磁体和布置在所述磁体附近的转换器的装置来检测加速度和位移的系统。然而，该装置检测可移动元件的加速度，这些可移动元件受到装置本身的排斥磁力的阻尼，从而抵消可以发生的位移以及使可以发生的位移最小化。因此，在这种意义上，所述装置不可能完全监测所涉及的结构件的部分的位移的发展，更不用说随着时间推移的所涉及的结构件的部分的位移的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种位移转换器装置，所述位移转换器装置在结构和功能上设计为至少克服现有技术的已知缺点中的一部分或更多。在这个目标中，本专利技术的一个目的是使得能够检测和监测所涉及的结构件的不同部分的任意位移的发展。由本专利技术实现的的方案是一种适于联接到结构件的参考点的位移转换器装置，该位移转换器装置包括：第一元件，所述第一元件用于被一体地固定至所述结构件的对应的第一参考点；以及第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和第二磁体设置成在磁性上彼此排斥。优选地，所述转换器装置包括设置在所述第一磁体和所述第二磁体附近的转换器，所述转换器设计为用于检测第一磁体和第二磁体之间存在的磁场的变化、并且将所述变化转换为能够由处理单元(处理单元在工作上连接至所述转换器)处理的信号。有利地，所述位移转换器装置包括第二元件，所述第二元件旨在被一体地固定到所述结构件的第二参考点，以使得所述第一磁体、所述第二磁体或所述转换器中的一者被约束至所述第一元件，并且所述第一磁体、所述第二磁体或转换器中的其余元件被约束至所述第二元件，使得第一参考点的相对和独立的位移或第二参考点的相对和独立的位移引起能够由所述转换器检测到的磁场的变化。在这种情况下，应当注意，所述第一参考点和第二参考点识别所涉及的结构件中的彼此不同的、并且具有彼此独立移动的可能性的部分。换句话说，例如在所述第一元件上的所述第一磁体和所述第二磁体以及在所述第二元件上的所述转换器具有有益的技术优势，即能够根据结构件中发生的变形来评估两个参考点之间的相对位移。事实上，结构件的两个参考点可能在相似、相反、独立等位移方向或位移量上移动。使用现有技术中提供的解决方案无法获得这种优势。由于这一技术方案，可以监测结构件上各点随时间的变化的相对位移。这样，就可以检测出所涉及的结构件的各点位移的开始、增加、减少或结束。实际上，应该强调的是，在本技术方案中，所述装置不能提供自动回复到初始平衡状态；相反，本专利技术的方案的目的是评估随着时间的推移，对应的第一参考点相对于第二参考点的相对位移的发展情况。应该清楚的一个实践示例是将本装置应用于裂纹。应用根据本专利技术实施的技术方案的一种有利方法提供了：例如将第一磁体和第二磁体连接到对应的第一参考点，并将转换器连接到第二参考点，并且第一参考点和第二参考点被识别在相对于所涉及的裂纹相对的各位置上(换句话说，一者与裂纹或裂缝的一侧相关，而另一者与在裂纹或裂缝的另一侧相关)。以这种方式，将可以通过相应参考点的运动来评估两侧的相对位移，从而不断地监测裂纹随时间的发展。显然，使用在单一点或在一体或刚性互连而没有潜在的相对位移的点的区域内连接被约束至结构件的装置以任意方式都无法检测到该信息。因此，该技术方案使得可以有效地监测和分析所涉及的结构件的结构安全性的状态。特别地，以这种方式，可以评估已经发生或正在发生的位移的发展，因此还可以对可能对结构件本身的完整性造成危险的任意发展做出可能的预测。本专利技术实施的方案使得例如可以在4毫米尺度上获得150纳米的分辨率，并且因此可以检测小的但是显著的位移，用以评估所涉及的结构件的安全状况以及所涉及的结构件随着时间的推移可能的发展。此外，通过根据期望监测的位移的程度来调整磁体的尺寸，可以容易地按需扩展本专利技术实施的方案。实际上，仅通过根据所需尺度对应地修改材料的尺寸和类型，同时保持相对误差为3％的相同的精度，就可以在很宽的位移测量范围内扩展本方案。同样有利的是，由本专利技术实施的方案的输出信号是与期望测量的变量(两个参考点的相对位移)成直接和线性比例的模拟信号。该条件使得可以增加操作的简便性以及测量的精度和可靠性。在一个实施例中，转换器布置在所述第一磁体与所述第二磁体之间。以这种方式，可以在转换器的所述部分上获得更精确和可靠的响应，所述部分相对于在排斥构型中产生的磁场的变化而精确地定位在对称构型中。优选地，所述第一磁体和所述第二磁体是永磁体。该技术方案使得可以有利的简化装置，这是由于永磁体不需要电气连接来产生磁场且相当轻并且因此易于运输和组装的事实来实现的。在一种形式的用途中，所述转换器装置是磁阻传感器、磁感应传感器或类似的传感器。优选地，所述转换器装置是霍尔效应传感器。由于该技术方案，可以将由所述参考点的相对位移引起的变化、以及因此所述第一磁体与所述第二磁体之间磁场的变化快速且高效地转换为传输到在工作上连接的处理单元的电信号的变化。在一个实施例中，所述转换器是单轴、双轴或三轴霍尔效应传感器。或者，所述转换器包括例如，沿空间中的一组三个笛卡尔轴线定向的三个单轴霍尔效应传感器。在另一实施例中，该转换器包括优选的单轴霍尔效应传感器和与其相连的单轴、双轴或三轴测斜仪，以便除了提供与上述相对位移有关的单轴霍尔效应传感器的数据外，还提供与系统沿所分析的轴线的倾斜有关的数据。事实上，作为这些解决方案的结果(在其他替代方案中)，可以实现信息的组合，这使得能够沿着空间中的一组期望的三个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适于联接到结构件的参考点的位移转换器装置(1)，所述位移转换器装置(1)包括：/n第一元件(6)，所述第一元件(6)用于被一体地固定至所述结构件的对应的第一参考点(A)，/n第一磁体(3；23；33)和第二磁体(4；24；34)，所述第一磁体(3；23；33)和第二磁体(4；24；34)设置成在磁性上彼此排斥，/n转换器(5；25；35)，所述转换器(5；25；35)设置在所述第一磁体(3；23；33)和所述第二磁体(4；24；34)附近，并且所述转换器(5；25；35)设计成用于检测在所述第一磁体(3；23；33)与所述第二磁体(4；24；34)之间存在的磁场的变化、并且将所述变化转换为能够由处理单元处理的信号，/n所述位移转换器装置(1)的特征在于：所述位移转换器装置包括：/n第二元件(7)，所述第二元件(7)用于被一体地固定至所述结构件的第二参考点(B)，/n所述第一参考点(A)和第二参考点(B)是所述结构件的彼此不同的点，/n以及，所述第一磁体(3；23；33)、所述第二磁体(4；24；34)或所述转换器(5；25；35)中的一者被约束至所述第一元件(6)，并且所述第一磁体(3；23；33)、所述第二磁体(4；24；34)或所述转换器(5；25；35)中的其余元件被约束至所述第二元件(7)，使得所述第一参考点(A)的相对和独立的运动或所述第二参考点(B)的相对和独立的运动引起能够由所述转换器(5；25；35)检测到的所述磁场的变化。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171204 IT 1020170001396331.一种适于联接到结构件的参考点的位移转换器装置(1)，所述位移转换器装置(1)包括：
第一元件(6)，所述第一元件(6)用于被一体地固定至所述结构件的对应的第一参考点(A)，
第一磁体(3；23；33)和第二磁体(4；24；34)，所述第一磁体(3；23；33)和第二磁体(4；24；34)设置成在磁性上彼此排斥，
转换器(5；25；35)，所述转换器(5；25；35)设置在所述第一磁体(3；23；33)和所述第二磁体(4；24；34)附近，并且所述转换器(5；25；35)设计成用于检测在所述第一磁体(3；23；33)与所述第二磁体(4；24；34)之间存在的磁场的变化、并且将所述变化转换为能够由处理单元处理的信号，
所述位移转换器装置(1)的特征在于：所述位移转换器装置包括：
第二元件(7)，所述第二元件(7)用于被一体地固定至所述结构件的第二参考点(B)，
所述第一参考点(A)和第二参考点(B)是所述结构件的彼此不同的点，
以及，所述第一磁体(3；23；33)、所述第二磁体(4；24；34)或所述转换器(5；25；35)中的一者被约束至所述第一元件(6)，并且所述第一磁体(3；23；33)、所述第二磁体(4；24；34)或所述转换器(5；25；35)中的其余元件被约束至所述第二元件(7)，使得所述第一参考点(A)的相对和独立的运动或所述第二参考点(B)的相对和独立的运动引起能够由所述转换器(5；25；35)检测到的所述磁场的变化。


2.根据权利要求1所述的转换器装置(1)，其中，所述转换器(5；25；35)设置在所述第一磁体(3；23；33)与所述第二磁体(4；24；34)之间。


3.根据权利要求1或2所述的转换器装置(1)，其中，所述第一磁体(3；23；33)和所述第二磁体(4；24；34)是永磁体。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的转换器装置(1)，其中，所述转换器(5；25；35)是单轴、双轴或三轴霍尔效应传感器。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的转换器装置(1)，包括湿度传感器和/或温度传感器。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的转换器装置(1)，包括：
一体地设置在所述第一参考点(A)与所述第一元件(6)之间的第一间隔件(8)，
一体地设置在所述第二参考点(B)与所述第二元件(7)之间的第二间隔件(9)，
其中，所述第一元件(6)和所述第二元件(7)是呈板状的，并且所述第一元件(6)和所述第二元件(7)分别通过第一端部(6a、7a)连接至所述第一间隔件(8)和第二间隔件(9)。


7.根据权利要求6所述的转换器装置(1)，其中，
第一对所述第一磁体(3)和所述第二磁体(4)，其中所述第一磁体(3)和第二磁体(4)是呈圆柱形或棱柱形的，并且所述第一磁体(3)和所述第二磁体(4)分别具有平坦的第一基部(3a)和平坦的第二基部(4a)，所述第一基部(3a)和所述第二基部(4a)是面向彼此的，
所述第一基部(3a)与所述第一元件(6)的上表面相匹配，
所述第二磁体(4)的与所述第二基部(4a)相反的基部(4b)与所述第二元件(7)的上表面相匹配，
第一纵向轴线(L1)穿过所述第一磁体(3)的相应的质心和所述第二磁体(4)的相应的质心，
所述第一磁体(3)和所述第二磁体(4)分别被约束至所述第一元件(6)和所述第二元件(7)的与所述第一端部(6a，7a)相反的第二自由端部(6b，7b)，使得由所述第一参考点(A)的运动或所述第二参考点(B)的运动引起的所述第一磁体(3)和所述第二磁体(4)的运动或所述转换器(5)的运动与所述第一纵向轴线(L1)垂直，所述第一纵向轴线(L1)与穿过所述第一参考点(A)和所述第二参考点(B)的直线(X)相垂直。


8.根据权利要求6所述的转换器装置(1)，其中，
第二对所述第一磁体(23)和所述第二磁体(24)，其中所述第一磁体(23)和所述第二磁体(24)是呈圆柱形或棱柱形的，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：达妮埃莱·卡尔塔比亚诺，安娜·波马里科，朱迪塔·罗塞利，布鲁诺·穆拉里，亚历山德罗·马里亚尼，朱塞佩·曼奇尼，
申请(专利权)人：赛菲斯特弗雷结构技术股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT