CN103968784A - 液位式应变传感器 - Google Patents
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Abstract
一种液位式应变传感器,由空心应变体、液体、导管、液位测量装置组成。空心应变体由弹性材料制成,埋置于混凝土内部,内部填充液体,导管的一端与空心应变体相通,另一端引出混凝土并固定于混凝土外表面。液位测量装置独立放置。当测点处混凝土发生应变时,空心应变体会随之发生变形,自身体积的变化会导致导管外露端的液面高度变化。根据液面高度变化量、导管和应变体的几何尺寸可以换算出应变值。
Description
技术领域
本发明涉及的是传感器领域的一种应变传感器装置,特别是一种液位式应变传感器。
背景技术
应变是反映结构在荷载作用下局部受力状况的关键指标,是结构安全状态的主要参数。因此,在混凝土结构的施工及使用过程中,对应变进行长期、实时、在线监测,对保证结构安全具有重要意义。在混凝土结构中,要求应变传感器的精度满足有关规范要求、工作温度满足建设地点的最低和最高温度要求、抗电磁干扰强、耐久性好。目前使用的应变传感器包括电阻应变计、钢弦应变计、光纤光栅应变传感器等。但电阻应变计易受电磁干扰、易漂移、寿命较短,钢弦应变计的缺陷是零漂和温度漂移比较明显,一般钢弦零漂3~5Hz/3个月、温度漂移3~4Hz/10oC,正常使用期仅为3年左右。目前比较流行的是采用光纤光栅应变传感器,它利用光学原理,通过测定光栅的变化来测取相应的应变。与电阻应变计相比具有可靠性高、稳定性好、准确度高、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、质量轻、便于组成远距离遥测网络等优点。经对现有技术文献的检索发现,中国专利,申请号:01129192.3,专利名称:“混凝土结构埋入式光纤应变传感头”,公开了一种可用于钢筋混凝土结构的埋入式光纤应变传感器,其结构包括隔离套管、弹性密封连接段、裸光纤应变传感装置以及引出光纤等,其缺陷是:光纤传感器的长期稳定性和可靠性受到两个主要因素的限制:光源输出光功率的漂移和光纤保护层的老化,尤其是位于待测区域的探头、敏感光纤和接续光纤的保护层老化问题更为严重。因此,光纤装置的正常使用寿命也只有十五年左右。而混凝土结构的设计使用期一般在五十年,甚至一百年,如果要对结构的内部应变状况进行长期监测,就需要开发一种使用寿命更长、更加可靠耐用的应变传感器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种液位式应变传感器。
本发明的结构由空心应变体、液体、导管、液位测量装置组成。空心应变体埋置于混凝土内部,内部填充液体,导管的一端与空心应变体相通,另一端引出混凝土并固定于混凝土外表面。液位测量装置独立放置。
所述的空心应变体,由弹性材料制成,外表面与混凝土固结。
本结构的原理在于:小体积的空心应变体埋置于应变测点处,当混凝土发生应变时,空心应变体会随之发生变形,自身体积的变化导致内部所能容纳液体的体积发生变化,这一变化会反映到导管外露端的液面高度变化上。当应变体被拉长时,内部吸纳的液体增多,液面就会下降。反之则液面会上升。通过液位测量装置(如超声波液位计、光电液位计、光纤液位计等)精确测定液面高度的变化量之后,根据导管和应变体的几何尺寸,就可以换算出该处的应变值。
本发明结构简单,便于维护,可靠耐用,使用寿命长,不受腐蚀、电磁波等的影响。
附图说明
附图1 为液位式应变传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
首先将体积微小的空心应变体1埋置于混凝土内部的应变测点处,布置一个导管2,其一端与空心应变体1相通,另一端引出混凝土并固定于混凝土外表面。当测点处混凝土发生应变时,空心应变体1会随之发生变形,自身体积的变化导致内部所能容纳液体3的体积发生变化,这一变化会反映到导管2外露端的液面高度变化上。当应变体1被拉长时,内部吸纳的液体3增多,液面就会下降。反之则液面会上升。通过液位测量装置4(如超声波液位计、光电液位计、光纤液位计等)可以精确测定液面高度的变化量,然后根据应变体1的内部尺寸和导管2的尺寸就可以换算出该处发生的应变值。
Claims (2)
1.一种液位式应变传感器,其特征在于,结构由空心应变体、液体、导管、液位测量装置组成,空心应变体埋置于混凝土内部,内部填充液体,导管的一端与空心应变体相通,另一端引出混凝土并固定于混凝土外表面,液位测量装置独立放置。
2.如权利要求1所述的液位式应变传感器,其特征是, 所述的空心应变体,由弹性材料制成,外表面与混凝土固结。
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PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140806 |