[發(fā)明專(zhuān)利]一種嵌入式拉壓力監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010841604.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112161733B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王大志;張?zhí)熨x;馬韜;皮立新;翟文革;謝明軍;盧智;丁召榮;陳玉亮;梁軍生;任同群;趙劍;崔揚(yáng);馬振人;齊雪梅;張媛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué);西安鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01L5/00
• 分類(lèi)號(hào): G01L5/00;G01L1/22
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200
• 代理人: 隋秀文;溫福雪

1.一種嵌入式拉壓力監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述的嵌入式拉壓力監(jiān)測(cè)裝置包括嵌入式應(yīng)力傳感器(7)和采集器(6)；

所述的嵌入式應(yīng)力傳感器(7)包括錐形彈性力敏模塊、彈性體預(yù)緊模塊和彈性體封蓋模塊；

所述的彈性體預(yù)緊模塊包括螺紋底座(4)、旋調(diào)導(dǎo)桿(5)和預(yù)緊卡環(huán)(g)；所述的螺紋底座(4)的外部設(shè)有螺紋；所述的螺紋底座(4)和預(yù)緊卡環(huán)(g)的中心均設(shè)有通孔，且通孔尺寸一致，預(yù)緊卡環(huán)(g)固定在螺紋底座(4)的頂端，螺紋底座(4)與預(yù)緊卡環(huán)(g)同軸；所述的旋調(diào)導(dǎo)桿(5)，其下部插入螺紋底座(4)與預(yù)緊卡環(huán)(g)的通孔中，且旋調(diào)導(dǎo)桿(5)的外表面與螺紋底座(4)和預(yù)緊卡環(huán)(g)的內(nèi)壁相接觸固定，其上部位于螺紋底座(4)外；

所述的錐形彈性力敏模塊包括應(yīng)變放大圓環(huán)(2)、錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)和力敏電阻(c)；所述的錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)的材質(zhì)為彈性材料，其上部為開(kāi)口的圓形筒體結(jié)構(gòu)，其下部為收縮的錐形筒體結(jié)構(gòu)，錐形筒體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)有一圈圓環(huán)卡槽(d)，用于安裝應(yīng)變放大圓環(huán)(2)，且上部的圓形筒體結(jié)構(gòu)的直徑大于螺紋底座(4)的直徑，螺紋底座(4)的直徑在下部的錐形筒體結(jié)構(gòu)的直徑最大值和最小值之間；錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)的筒體上設(shè)有與軸線方向平行的一段缺口，從圓形筒體結(jié)構(gòu)的中部一直通到錐形筒體結(jié)構(gòu)的底部，作為預(yù)緊間隙(f)，使應(yīng)變放大圓環(huán)(2)與錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)的內(nèi)壁緊密配合；所述的應(yīng)變放大圓環(huán)(2)為圓環(huán)片結(jié)構(gòu)，其材料彈性模量小于100GPa，且中心通孔的尺寸大于旋調(diào)導(dǎo)桿(5)的直徑；所述的力敏電阻(c)安裝在應(yīng)變放大圓環(huán)(2)上表面，力敏電阻(c)靠近圓環(huán)內(nèi)徑，其方向垂直于應(yīng)變放大圓環(huán)(2)半徑；錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)下部的底部為開(kāi)口結(jié)構(gòu)，預(yù)緊卡環(huán)(g)的上部卡在錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)的底部，且錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)與預(yù)緊卡環(huán)(g)之間能夠相互旋轉(zhuǎn)；旋調(diào)導(dǎo)桿(5)的頂部位于錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)上方；

所述的彈性體封蓋模塊包括密封圓筒(1)；密封圓筒(1)為下端開(kāi)口的筒體結(jié)構(gòu)，密封圓筒(1)套裝在錐型力敏結(jié)構(gòu)(3)外，密封保護(hù)錐型力敏結(jié)構(gòu)(3)內(nèi)的傳感元件；密封圓筒(1)上蓋的中心設(shè)有密封孔(b)，用于旋調(diào)導(dǎo)桿(5)的穿過(guò)和密封，旋調(diào)導(dǎo)桿(5)能夠繞密封孔(b)旋轉(zhuǎn)，密封孔(b)旁設(shè)有引線孔(a)，用于將錐型力敏結(jié)構(gòu)(3)內(nèi)的電纜引出并且固定線纜；

測(cè)量被測(cè)結(jié)構(gòu)的拉壓力時(shí)，將錐形彈性力敏模塊和彈性體預(yù)緊模塊置于被測(cè)結(jié)構(gòu)上開(kāi)設(shè)的錐形孔內(nèi)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)旋調(diào)導(dǎo)桿(5)，使錐形力敏結(jié)構(gòu)(3)下部的錐形筒體結(jié)構(gòu)的外圓錐面(e)與錐形孔的內(nèi)壁緊密貼合，其預(yù)緊扭矩不小于3N·m；

所述的采集器(6)包括采集電路與接口；所述的接口包括與傳感器接口和輸出接口，通過(guò)接口將整個(gè)裝置電路連通；所述的采集電路包括供電模塊(h)、測(cè)量模塊(i)、放大模塊(j)、數(shù)據(jù)處理模塊(k)和信號(hào)輸出模塊(l)；所述的測(cè)量模塊(i)、放大模塊(j)、數(shù)據(jù)處理模塊(k)和信號(hào)輸出模塊(l)依次串聯(lián)，供電模塊(h)為四個(gè)模塊供電；力敏電阻(c)通過(guò)電纜和傳感器接口與測(cè)量模塊(i)連接，測(cè)量模塊(i)完成對(duì)嵌入式應(yīng)力傳感器(7)信號(hào)的采集并輸出電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大模塊(j)放大后接入數(shù)據(jù)處理模塊(k)，對(duì)初始信號(hào)進(jìn)行清零，并標(biāo)定輸出信號(hào)與拉壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最后信號(hào)輸出模塊(l)通過(guò)輸出接口與外部的電壓表或上位機(jī)連接，將電壓信號(hào)輸出，得到被測(cè)結(jié)構(gòu)的拉壓力。