一种适用于混凝土的应变的检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及应变检测领域，尤其涉及一种适用于混凝土的应变的检测装置。该装置包括：一金属底板，粘接于混凝土的检测位置上；一应变传感器，固定设置于金属底板的中心，其中，应变传感器包括：具有四个两两垂直的电阻应变片的惠斯登电桥，其中，两个电阻应变片与金属底板之间垫有缓冲层。
【专利说明】
一种适用于混凝土的应变的检测装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及应变检测领域，尤其涉及一种适用于混凝土的应变的检测装置。
【背景技术】
[0002] 现有的对于混凝土等非匀质材料的应变的检测方法中通常会采用应变传感器进 行检测，由于受到温度、待测物体材料的非匀质性等因素的影响，应变传感器的检测值存在 零点漂移，误差大的问题，无法保证检测的应变值的精确性。 【实用新型内容】
[0003] 针对现有技术存在的问题，现提供一种适用于混凝土的应变的检测装置及方法， 能够对混凝土等非匀质材料进行应力变化的检测。
[0004] 具体的技术方案如下：
[0005] -种适用于混凝土的应变的检测装置，应用于对混凝土的应变检测，所述检测装 置包括：
[0006] -金属底板，粘接于所述混凝土的检测位置上；
[0007] -应变传感器，固定设置于所述金属底板的中心，其中，
[0008] 所述应变传感器包括：
[0009] 具有四个两两垂直的电阻应变片的惠斯登电桥，其中，两个所述电阻应变片与所 述金属底板之间垫有缓冲层。
[0010] 优选的，所述金属底板的形状为正方形。
[0011] 优选的，四个所述电阻应变片的阻值相同。
[0012] 优选的，所述缓冲层的材质为导热油脂。
[0013] 优选的，垫有所述缓冲层的两个电阻应变片为一对角线上的两个所述电阻应变 片。
[0014] 优选的，所述金属底板的材料为铝合金。
[0015] 优选的，所述应力变化的值ε为：
其中，
[0016] AU为惠斯登电桥输出电压的变化值;Κ为所述电阻应变片的灵敏系数;Ε为惠斯登 电桥的工作电压。
[0017] 优选的，所述应变传感器上表面覆盖有一防水层。
[0018] 优选的，所述防水层的材料为硅胶。
[0019] -种适用于混凝土的应变的检测方法，包括：
[0020] 提供一固定设置有应变传感器的金属底板，其中，应变传感器包括:具有四个两两 垂直的电阻应变片的惠斯登电桥，两个所述电阻应变片与所述金属底板之间垫有缓冲层； [0021 ]将一所述金属底板粘接于待测的混凝土上；
[0022]检测所述惠斯登电桥的输出电压的变化值，根据所述输出电压的变化值计算所述 混凝土的应力变化的值。
[0023]上述技术方案的有益效果是：
[0024]上述技术方案中通过将惠斯登电桥中其中两个电阻应变片与混凝土之间应变的 传感切断，使其无法感受到应力变化，以提高惠斯登电桥的灵敏度，进而提高应力变化的精 确性。
【附图说明】
[0025] 图1为本实用新型一种应力变化的检测装置的实施例的结构示意图；
[0026] 图2为本实用新型惠斯登电桥的实施例的电路连接图；
[0027] 图3为本实用新型一种应力变化的检测方法的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 需要说明的是，在不冲突的情况下，下述技术方案，技术特征之间可以相互组合。
[0029] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的说明：
[0030] 如图1所示，本实施例提供了一种适用于混凝土等非匀质材料的应变检测装置，应 用于对混凝土的检测，检测装置包括：
[0031] 一金属底板，采用粘结剂粘接于混凝土的检测位置上；
[0032] -应变传感器，固定设置于金属底板的中心，其中，
[0033]应变传感器包括：
[0034] 具有四个两两垂直的电阻应变片的惠斯登电桥，其中，两个电阻应变片与金属底 板之间垫有缓冲层。
[0035] 本实施例中将其中的两个电阻应变片与金属底板之间通过一缓冲层隔离，使得隔 离的两个电阻应变片无法感受到应力的变化以提高惠斯登电桥的灵敏度，同时由于惠斯登 电桥会对温度变化进行补偿，采用上述技术方案能够对混凝土等非匀质材料进行应力变化 的检测，克服了温度漂移的影响，可进行长时间检测。
[0036]本实用新型一个较佳的实施例中，金属底板的形状为正方形。
[0037]混凝土是一种由碎石和砂浆组成的混合物，碎石和砂浆的弹性模量不尽相同，其 表面的应变分布复杂，由于混凝土表面应变的不均匀性，本实施例采用正方形的金属底板 粘接于混凝土表面形成一体。混凝土表面的应变会导致金属底板产生应变。金属底板具有 一定的刚度，金属底板的表面中心部位的应变反映了该金属底板覆盖的混凝土区域的应变 的平均值，克服矩形底板感测混凝土应力变化纵向和横向的不均匀性导致的误差。
[0038]进一步的，金属底板是边长大于混凝土碎石最大直径的3至5倍，厚度为2毫米的正 方形金属底板，不但克服混凝土检测方向的不均匀性，而且克服了横向的不均匀性导致的 误差。
[0039] 本实用新型一个较佳的实施例中，四个电阻应变片的阻值相同。
[0040] 本实用新型一个较佳的实施例中，缓冲层的材质为导热油脂。
[0041] 本实用新型一个较佳的实施例中，垫有缓冲层的两个电阻应变片为一对角线上的 两个电阻应变片。
[0042] 如图2所示，本实施例的应变传感器是由4个完全相同的电阻应变片组成的惠斯登 电桥。其中，4个完全相同的电阻应变片，两两相互垂直，分别为电阻应变片R1、电阻应变片 R2、电阻应变片R3、电阻应变片R4。其中电阻应变片R1和电阻应变片R3直接粘接于金属底 板。电阻应变片R2、电阻应变片R4用导热油脂粘贴于金属底板。
[0043] 本实用新型一个较佳的实施例中，金属底板的材料为铝合金。
[0044] 本实施例中，铝合金底板具有良好的导热性，铝合金底板的温度发生变化时，粘贴 于铝合金底板上的4个电阻片能同步发生相同的温度变化，通过惠斯登电桥就能自动消除 该温度变化引起的基准点的漂移。
[0045] 本实用新型一个较佳的实施例中，应力变化的值ε为：
|其中，
[0046] AU为惠斯登电桥输出电压的变化值;Κ为电阻应变片的灵敏系数;Ε为惠斯登电桥 的工作电压。
[0047] 本实施例中，图2中，根据电桥平衡公式有：
[0049] 其中，AR1为受到应变影响电阻应变片R1的变化值，AR2为受到应变影响电阻应 变片R2的变化值，AR3为受到应变影响电阻应变片R3的变化值，AR4为受到应变影响电阻 应变片R4的变化值，Rt为受到温度影响电阻应变片阻值的变化情况。
[0050] 由于，四个电阻应变片的阻值相同，即R1=R2 = R3 = R4 = R，则上式可简化为：
[0054] 则受到温度变化影响产生的电阻变化Rt得以消除，即应变传感器不受温度变化， 惠斯登电桥能够进行温度补偿。由于应变传感器受单向应变，电阻应变片R2、R4不会受到应 力变化的影响，则AR4= AR2 = 0, AR1= AR3= AR，上式可变为：
[0056] 进一步简化上式，得：
[0058]根据电阻变化与电阻应变片的灵敏系数K及应变ε的关系，有如下公式：
[0060]由将应力变化的值代入公式得：
[0062] 从上述公式可知，本实施例中通过减少两个电阻感测应力变化将灵敏系数的值更 加精确化并且还不影响本实施例中惠斯登电桥的温度补偿。
[0063] 本实用新型一个较佳的实施例中，应变传感器上表面覆盖有一防水层。
[0064] 本实用新型一个较佳的实施例中，防水层的材料为硅胶。
[0065] 应变片表面覆盖硅胶进行防水处理，能够对应变传感器进行防水保护，提高应变 检测的精度。
[0066] 本实施例还提供给了一种应力变化的检测方法，如图3所示，包括：
[0067]提供一固定设置有应变传感器的金属底板，其中，应变传感器包括:具有四个两两 垂直的电阻应变片的惠斯登电桥，两个电阻应变片与金属底板之间垫有缓冲层；
[0068]将一金属底板粘接于待测的混凝土上；
[0069] 检测惠斯登电桥的输出电压的变化值，根据输出电压的变化值计算混凝土的应力 变化的值。
[0070] 综上，上述技术方案中通过将惠斯登电桥中其中两个电阻应变片与混凝土之间应 变的传感切断，使其无法感受到应力的变化，以提高惠斯登电桥的灵敏度，进而提高应力变 化的精确性。
[0071] 通过说明和附图，给出了【具体实施方式】的特定结构的典型实施例，基于本实用新 型精神，还可作其他的转换。尽管上述实用新型提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容 并不作为局限。
[0072] 对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。 因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。 在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范 围内。
【主权项】
1. 一种适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，应用于对混凝土的应变检测，所 述检测装置包括： 一金属底板，粘接于所述混凝土的检测位置上； 一应变传感器，固定设置于所述金属底板的中心，其中， 所述应变传感器包括： 具有四个两两垂直的电阻应变片的惠斯登电桥，其中，两个所述电阻应变片与所述金 属底板之间垫有缓冲层。2. 根据权利要求1所述的适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，所述金属底板 的形状为正方形。3. 根据权利要求1所述的适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，四个所述电阻 应变片的阻值相同。4. 根据权利要求1所述的适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，所述缓冲层的 材质为导热油脂。5. 根据权利要求1所述的适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，垫有所述缓冲 层的两个电阻应变片为一对角线上的两个所述电阻应变片。6. 根据权利要求1所述的适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，所述金属底板 的材料为铝合金。7. 根据权利要求3所述的适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，所述应力变化 的值￡为:￡ = EP其中， AU为惠斯登电桥输出电压的变化值;K为所述电阻应变片的灵敏系数;E为惠斯登电桥 的工作电压。8. 根据权利要求1所述的适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，所述应变传感 器上表面覆盖有一防水层。9. 根据权利要求8所述的适用于混凝土的应变的检测装置，其特征在于，所述防水层的 材料为硅胶。
【文档编号】G01B7/16GK205642279SQ201620245662
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】屠伟新, 许钰
【申请人】上海数久信息科技有限公司