[發明專利]一種新型三維應力測量傳感器

有效

• 申請號: 201310349793.3
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103398807A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 曾京生;于少春;袁海文;劉穎異;王盼盼
• 申請（專利權）人: 中交第一公路工程局有限公司土木技術研究院
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

1.一種新型三維應力測量傳感器，其特征在于：包括機械本體和硬件電路；所述的機械本體由金屬空心彈性體和電阻應變片組成，機械本體埋于瀝青混凝土中，電阻應變片有三組，每組包括4個電阻應變片，兩個電阻應變片為一對，分別貼于金屬空心彈性體一個面的內外兩側，兩對電阻應變片分別貼于金屬空心彈性體相對的兩個面上，第一組電阻應變片用于測量所受應力在X方向上的分量，第二組電阻應變片用于測量所受應力在Y方向上的分量，第三組電阻應變片用于測量所受應力在Z方向上的分量；當有應力作用在金屬空心彈性體上時，其上面粘貼的電阻應變片會發生拉伸或收縮，其電阻值發生相應的變化，兩個受拉應變，兩個受壓應變，應變符號相反；硬件電路包括差動式惠斯登全橋電路、調零電路、放大電路、采集模塊、數字濾波模塊、通信模塊以及電源電路；三組應變片分別組成三路差動式惠斯登全橋電路，每路差動式惠斯登全橋電路中的四個橋臂上分別接對應電阻應變片組中的四個應變片，兩個應變符號相同的接入相對橋臂上，將所受應力轉換為電量輸出；調零電路由電位器R₅和電阻R₆構成，電位器R₅的電阻體跨接在差動式惠斯登全橋電路輸入電源之間，電阻R₆一端與電位器R₅的移動端相連，另一端與差動式惠斯登全橋電路的一個輸出端相連，通過調節電位器R₅使電橋達到平衡；每一路差動式惠斯登全橋電路都外接一個調零電路；三路差動式惠斯登全橋電路的輸出經放大電路放大；放大后的三路信號輸入采集模塊實現模數轉換，然后經過數字濾波模塊濾除脈沖干擾信號，接下來通過通訊模塊與PC機通訊，并在PC機上進行實時動態顯示；PC機控制采集模塊進行AD轉化和數據處理，電源電路為硬件電路中的各組成部分提供電源。

2.根據權利要求1所述的一種新型三維應力測量傳感器，其特征在于：所述的放大電路采用兩級放大，第一級采用儀表放大器將差動信號轉換成單端信號并放大，第二級放大電路采用普通的集成運算放大器構成同相放大器。

3.根據權利要求1所述的一種新型三維應力測量傳感器，其特征在于：所述的金屬空心彈性體為L型空心彈性體，其中L型一邊的上下表面各貼一對電阻應變片，用于測量所受應力在Y方向上的分量，四個電阻應變片的中心點同軸，且穿過表面積小的面的中點；L型另一邊的四個側面上分別各貼一對電阻應變片，位于相對兩個側面上的電阻應變片為一組，分別用于測量所受應力在X方向上和Z方向上的分量，且8個電阻應變片的中心點位于同一水平面上，這個水平面穿過縱向高度最小的側面的中心點。