应变传感器及其应用制造技术

本发明专利技术涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种应变传感器及其应用。应变传感器包括设有安装腔和过线孔的弹性件，过线孔与安装腔连通，弹性件能随应变而变形；包含有惠斯通半桥电路单元的检测模块，惠斯通半桥电路单元设于安装腔内，惠斯通半桥电路单元包括第一薄膜电阻、第二薄膜电阻、第三薄膜电阻和第四薄膜电阻，第一薄膜电阻和第二薄膜电阻的长度方向相同，第三薄膜电阻和第四薄膜电阻与第一薄膜电阻和第二薄膜电阻垂直设置；第一薄膜电阻、第二薄膜电阻、第三薄膜电阻和第四薄膜电阻的引线经由过线孔露出于弹性件；与弹性件连接的固定件，以将弹性件进行固定。该传感器测量精度高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
应变传感器及其应用


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体而言，涉及一种应变传感器及其应用。

技术介绍

[0002]沥青路面层间应变影响着道路使用寿命和路面安全行驶性能。将传感器安装在弹性杆上并内置于路面层间是进行路面层间应变监测的有效手段，但是由于路面施工时的条件复杂而恶劣，因此为了保护集成在弹性杆上的传感器元件，通常需要增设保护壳体。然而保护壳体的引入不但使得传感器的体积增大、结构复杂、安装繁琐、整体的稳定性不高，而且还影响了传感器周边的混凝土结构。另外，加入保护壳体后导致传感器无法与混凝土直接接触，而使得路面层间应变只能通过沥青混凝土传送至保护壳体，再传送到检测元件。这一过程会造成应变的衰减损失，从而影响传感器的测量精度。
[0003]此外，传统应变传感器中的应变片通常是胶粘至检测元件上，在使用过程中粘接胶易失效，从而导致应变片无法正常工作。而且路面铺设时温度较高，在高温下粘接胶易产生黏性而造成传感器测量的滞后性。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供了一种结构简单、测量精度较高的应变传感器及其应用。
[0005]本专利技术一方面，提供一种应变传感器，包括：
[0006]弹性件，设有安装腔和过线孔，所述过线孔与所述安装腔连通，所述弹性件能随应变而变形；
[0007]检测模块，包含有惠斯通半桥电路单元，所述惠斯通半桥电路单元设于所述安装腔内，所述惠斯通半桥电路单元包括第一薄膜电阻、第二薄膜电阻、第三薄膜电阻和第四薄膜电阻，所述第一薄膜电阻和所述第二薄膜电阻的长度方向相同，所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻与所述第一薄膜电阻和所述第二薄膜电阻垂直设置；所述第一薄膜电阻、所述第二薄膜电阻、所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻的引线经由所述过线孔露出于所述弹性件；及
[0008]固定件，与所述弹性件连接，以将所述弹性件进行固定。
[0009]可选的，如上述所述的应变传感器，所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻以金属材料为基底，且所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻远离其电极的一端固定于所述安装腔内。
[0010]可选的，如上述所述的应变传感器，所述弹性件为弹性杆，所述弹性杆的两端均连接有所述固定件。
[0011]可选的，如上述所述的应变传感器，所述第一薄膜电阻和所述第二薄膜电阻的长度方向与所述弹性杆的轴向相同；
[0012]所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻的长度方向垂直于所述弹性杆的轴向。
[0013]可选的，如上述所述的应变传感器，所述弹性杆为包括两个纵切半圆柱体形的弹
性支杆，至少一个所述弹性支杆设有第一凹槽和与所述第一凹槽连通的第二凹槽，以使两个所述弹性支杆配合形成所述安装腔和所述过线孔。
[0014]可选的，如上述所述的应变传感器，两个所述弹性支杆粘合连接。
[0015]可选的，如上述所述的应变传感器，所述固定件为挡板，且所述挡板的高度高于所述弹性件的高度。
[0016]可选的，如上述所述的应变传感器，所述挡板设有开孔，所述弹性件安装于所述开孔内。
[0017]可选的，如上述所述的应变传感器，所述弹性件的材质为尼龙，所述固定件的材质为硬质合金。
[0018]本专利技术另一方面，还提供如上述所述的应变传感器在检测路面层间应变中的应用。
[0019]本专利技术提供的应变传感器不需要设置额外的保护外壳，弹性件在作为应变传递媒介的基础上，即可直接对传感器起到保护作用，无需额外的保护外壳，从而简化了传感器结构、减小了体积，提高了传感器的集成度及使用寿命，使得其在振动、高温压路工况等苛刻条件下工作时也可以正常使用，提高了传感器埋设的存活率。而且舍去了弹性件之外的中间体(保护外壳等)，通过弹性件与路面直接接触可以将路面层间应变直接传递到弹性件，传感器可以直接感应到弹性件的变形而测量应变大小，从而避免了对应变造成的衰减与损失，提高了应变检测精度。
[0020]另外，本专利技术提供的应变传感器中的薄膜电阻之间形成惠斯通半桥电路，从而使得该传感器可满足检测路面沿车辆行驶方向或垂直车辆行驶方向的两个应变，即可检测路面混凝土的横向或纵向应变。而且第三薄膜电阻和第四薄膜电阻还可以实现传感器的温度自补偿，无需外接补偿电路。
[0021]此外，通过将斯通半桥电路单元直接安装于弹性件的安装腔内，即直接在弹性件内部生成传感器，避免了硅胶等粘接剂的使用，从而避免了高温环境下粘接胶的老化、失效，进而避免了传感器粘接不牢而产生的测试滞后性与蠕变性的问题，提高了传感器的使用寿命及检测精度。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术一实施例中应变传感器的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术一实施例中检测模块中惠斯通半桥电路单元的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术一实施例中弹性件的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术一实施例中弹性支杆与惠斯通半桥电路单元的结构关系示意图；
[0027]图5为本专利技术一实施例中安装有第一薄膜电阻和第二薄膜电阻的弹性支杆的半圆柱面俯视图；
[0028]图6为本专利技术一实施例中安装有第三薄膜电阻和第四薄膜电阻的弹性支杆的半圆
柱面俯视图。
[0029]附图标记说明：100
‑
弹性件；110
‑
安装腔；111
‑
第一凹槽；120
‑
过线孔；121
‑
第二凹槽；200
‑
检测模块；210
‑
惠斯通半桥电路单元；211
‑
第一薄膜电阻；212
‑
第二薄膜电阻；213
‑
第三薄膜电阻；214
‑
第四薄膜电阻；215
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基底；216
‑
引线；300
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固定件；400
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螺母。
具体实施方式
[0030]现将详细地提供本专利技术实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本专利技术。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本专利技术进行多种修改和变化而不背离本专利技术的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。
[0031]因此，旨在本专利技术覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本专利技术的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本专利技术更广阔的方面。
[0032]除非另有定义，本文本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应变传感器，其特征在于，包括：弹性件，设有安装腔和过线孔，所述过线孔与所述安装腔连通，所述弹性件能随应变而变形；检测模块，包含有惠斯通半桥电路单元，所述惠斯通半桥电路单元设于所述安装腔内，所述惠斯通半桥电路单元包括第一薄膜电阻、第二薄膜电阻、第三薄膜电阻和第四薄膜电阻，所述第一薄膜电阻和所述第二薄膜电阻的长度方向相同，所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻与所述第一薄膜电阻和所述第二薄膜电阻垂直设置；所述第一薄膜电阻、所述第二薄膜电阻、所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻的引线经由所述过线孔露出于所述弹性件；及固定件，与所述弹性件连接，以将所述弹性件进行固定。2.根据权利要求1所述的应变传感器，其特征在于，所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻以金属材料为基底，且所述第三薄膜电阻和所述第四薄膜电阻远离其电极的一端固定于所述安装腔内。3.根据权利要求1所述的应变传感器，其特征在于，所述弹性件为弹性杆，所述弹性杆的两端均连接有所述固定件。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学瑞，李炯利，王刚，罗圭纳，于公奇，王旭东，
申请(专利权)人：北京石墨烯技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：