一种带有温度传感器的应力松弛检测仪的制作方法

本发明涉及钢材安全监测的技术领域，尤其是涉及一种带有温度传感器的应力松弛检测仪。

背景技术：

将一条橡皮拉伸到一定长度并使之固定起来，橡皮同部会产生与所加外力大小相等方向相反的应力（弹力），这种弹力会随着时间的延长而逐渐减小，慢慢地松弛下来，这就是应力松弛。

现有设备如申请号为cn201720761062.3的专利公开的一种压缩应力松弛检测装置，包括机架、升降装置、夹具、力值传感器和数显箱；升降装置包括活动台、螺杆和旋转手柄；升降装置固定在机架的下半部分；活动台和螺杆相连；旋转手柄安装在机架上；夹具安装在升降装置的活动台上；数显箱安装在机架的上半部分；力值传感器固定在数显箱的正下方。该设备运行安全，不容易造成操作者的安全事故，能够进行正常要求的应力松弛检测。

在进行检测时，一般预应力钢材制品,如预应力钢绞线的拉伸应力松弛试验,在进行到1-2小时左右的时候，会出现减荷频率的拐点；到4小时以后，开始进入相对平稳期，不再频繁减荷。通过连续六年在春秋季节、于20℃左右环境温度下(不开空调控温)对低松弛预应力钢绞线研究试验观察发现，其试验曲线基本上比较光滑，近似于幂函数曲线。

在试验进行到10小时以后，若出现短时间内频繁密集减荷，那么在使用试验数据推算1000h松弛率时，计算结果的准确率在很大程度上将会受到不同的影响。这一现象的成因比较复杂。例如试验环境温度的升高或降低、试验样品本身所含杂质以及加工缺陷的影响，均会导致不规则的集中减荷。若预应力钢绞线样品本身含有杂质等缺陷，在外加试验力的作用下，经过一段时间，其缺陷产生的应力松弛会集中释放出来。

而试验环境温度升高会造成钢材膨胀进而出现误减荷；试验环境温度降低会导致钢材收缩而抵消内应力消除产生的松弛；当试验环境温度回升时，由内应力消除而产生的松弛会连续地释放出来。在长期的工作中总结得出，对于1200mm的试验样品标距，试验环境温度升高1℃左右所产生的集中误减荷，一般是连续减荷六次(即120n)以上。由温度引起的误减荷判定及消除由误减荷造成的对应力松弛试验松弛率外推值的影响，是长期以来困扰应力松弛检测领域的难题，如果不解决这一问题，那么在推算1000h的松弛率时，就会出现很大的误差。

因此，需要提供一种新的方式来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种带有温度传感器的应力松弛检测仪。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种带有温度传感器的应力松弛检测仪，包括机架、连接于机架的夹片、连接于夹片且与待测制品配合的夹具，所述机架外还套设有恒温罩，恒温罩与机架围成密闭的恒温腔，所述夹片、夹具、待测制品均位于恒温腔内；在恒温罩上连通有控温箱，所述恒温罩内部沿待测制品的长度方向还均匀设置有多个温度传感器，温度传感器上耦接有根据温度传感器的温度信号控制控温箱温度进而控制恒温腔内温度的控制电路。

通过采用上述技术方案，将待测制品夹持在夹片上，并通过夹片来拉动待测制品使之紧绷，与此同时使用温度传感器对待测制品的温度进行检测，配合恒温箱的内外温度隔绝，一旦待测制品所处温度出现波动，就使用控温箱进行温度调节，使待测制品始终在稳定的温度下进行测量，减少温度变量对测量结果以及1000h外推值的影响。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述恒温罩的罩体呈中空设置，罩体自内向外依次分为换热层、换热腔、保温层，其中换热层使用保温性能差的材料，保温层使用保温性能强的材料，在保温层上设有与外界连通的第一控温口、第二控温口，控温箱通过第一控温口与换热腔连通。

在控温箱进行温度调节时，一般使用暖风或者冷风来调节，但是待测制常常为钢绞绳，如果采用一般的风控来进行调温，那么气流的不断流动，会对处于紧绷状态的钢绞绳进行一定的干扰，而且为了调节气温，气流往往是高于或者低于所需恒温温度的，这种带有温度的气流吹拂在钢绞绳上，不仅难以起到降低温度误差的效果，反而会增大最终的测量推算误差，因此将恒温罩中空设置，在换热腔内进行温度的直接调节，然后制热量或制冷量通过换热层来渗入到恒温罩内，从而在长时间保持恒温罩内升温降温的平衡，实现恒温控制。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述换热层上设有深入到恒温腔内的恒温管，恒温管设有多根，每根恒温管均与换热腔连通，多根恒温管均匀分布于待测制品的周围。

通过采用上述技术方案，使用恒温管来拉近换热腔与待测制品的距离，使得待测制品能够更稳定的被换热腔进行温度控制，从而更好的进行温度调节，使恒温罩内的各个位置温度保持稳定。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述温度传感器通过连接组件滑动连接于恒温管，所述连接组件包括套设于恒温管外且沿恒温管滑动的连接座、锁定连接座与恒温管相对位置的锁定块，温度传感器与连接座可拆连接，且温度传感器的探头朝向待测制品延伸。

通过采用上述技术方案，将温度传感器直接连接到恒温管上并且朝向待测制品，从而使得温度传感器处测量到的温度，更接近待测制品的实际温度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控温箱包括设有温度传感器的恒温水箱、连接于恒温水箱的加热器、连通于恒温水箱的冷水箱，恒温水箱与换热腔之间设有循环水泵。

通过采用上述技术方案，使用循环于恒温水箱与换热腔之间的水来进行恒温调节，从而保证温度调节的均匀、稳定，最大程度的避免恒温罩内出现温度波动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：夹片包括设于机架一端的固定夹片、设于机架另一端的支撑夹片、设于固定夹片与支撑夹片之间的拉动夹片，在支撑夹片与固定夹片之间设有穿过拉动夹片的限位杆，待测制品的一端锁定于固定夹片，另一端锁定于拉动夹片；恒温罩的一端设有投影于支撑夹片内的安装缺口，固定夹片与拉动夹片均投影于安装缺口内，在支撑夹片上还设有与安装缺口配合的密封组件。

在进行正常工作时，通过拉动夹片来拉动待测制品，从而进行测量，而在拉动的过程中，为了保证拉动的稳定性，按照现有的技术，一般都会需要使用多根穿过拉动夹片的限位杆来对拉动夹片进行限位，而这些限位杆就通过支撑夹片和固定夹片来连接，在进行恒温罩的安装时，将恒温罩拜访到机架的一端，使拉动夹片支撑夹片投影在缺口内，随后将恒温罩朝向固定夹片滑动，直至恒温罩的缺口部分抵接于固定夹片，此时恒温罩内形成密闭环境，在进行恒温调节时能够降低来自外界温度环境的影响。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述恒温罩的底端沿其长度方向设有滑轨，所述机架设有与滑轨配合的滑槽，所述滑轨与滑槽沿其长度方向均呈收缩设置。

通过滑轨和滑槽的配合，一方面来增加恒温罩的密封性，另一方面也使得恒温罩能够方便的进行安装；同时，滑轨与滑槽的缩口设计，也能够在保证滑槽与滑轨密封性的前提下，使滑轨以较大的槽口进入滑槽，安装的更加方便。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述控制电路包括，

检测电路，耦接于温度传感器以接收感应信号，并发出检测信号；

比较电路，耦接于检测电路的输出端以接收检测信号并输出比较信号；

执行电路，耦接于比较电路并根据比较信号控制控温箱是否进行温度控制。

通过采用上述技术方案，实现温度传感器的信号控制，从而进一步实现对控温箱的控制，最终完成对恒温罩内温度的调节。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过温度传感器、恒温罩、控温箱的设计，使得恒温罩内的温度能够保持在所需温度，避免外界环境因素对实验的影响；

2.通过恒温罩的换热腔的设置，避免气流对待测制品的影响，从而进一步提高实验的准确性。

附图说明

图1是实施例一的结构示意图。

图2是图1隐藏恒温罩后的结构示意图。

图3是图1的剖视示意图。

图4是图3的a部放大图。

图5是控制电路的电路示意图。

图中，1、机架；11、固定夹片；12、支撑夹片；13、拉动夹片；14、滑槽；15、收纳槽；2、钢绞绳；3、恒温罩；31、滑轨；32、换热层；33、换热腔；33、保温层；34、恒温管；4、控温箱；5、温度传感器；6、连接组件；1000、控制电路；100、检测电路；200、比较电路；201、第一比较部；202、第二比较部；300、执行电路；301、第一控制部；302、第二控制部；r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻；r5、第五电阻；r6、第六电阻；r7、第七电阻；r8、第八电阻；r9、第九电阻；a、第一比较器；b、第二比较器；q1、第一三极管；q2、第二三极管；km2、第二继电器；km1、第一继电器；km2-1、第二常开触点开关；km2-2、第一常闭触点开关；km1-1、第一常开触点开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一，为本发明公开的一种带有温度传感器的应力松弛检测仪，参照图1、图2，包括机架1、连接于机架1的夹片、连接于夹片且与待测制品配合的夹具，在本实施例中，待测制品使用钢绞绳2，夹具使用与钢绞绳2配合的夹具，夹具为现有技术。

夹片包括设于机架1一端的固定夹片11、设于机架1另一端的支撑夹片12、设于固定夹片11与支撑夹片12之间的拉动夹片13，夹具于拉动夹片13、固定夹片11处各设有一个。在对钢绞绳2进行锁定时，钢绞绳2从支撑夹片12穿入，然后依次穿过拉动夹片13、固定夹片11，并在拉动夹片13、固定夹片11处锁紧，使钢绞绳2一端锁定于固定夹片11，另一端锁定于拉动夹片13。

在进行拉伸时，拉动夹片13作为动力源对钢绞绳2进行拉动，使得拉动夹片13与固定夹片11之间的钢绞绳2受力被拉伸，所测量的就是这一部分钢绞绳2的应力松弛率。为了保证拉动夹片13运动的稳定性，通常在支撑夹片12与固定夹片11之间设置多根限位杆，限位杆穿过拉动夹片13，对拉动夹片13进行限位。

如图3所示，上述为应力松弛检测的过程，而为了在这一过程中降低温度对应力检测结果的影响，在机架1外还套设有恒温罩3，使得恒温罩3与机架1围成密闭的恒温腔，从而将钢绞绳2隔绝在恒温腔内。恒温腔由前后两端面、左右两侧面、顶面和底面共六面围成，其中机架1的顶面形成恒温腔的底面，恒温罩3的各个内壁形成恒温腔的左右两侧面、顶面和一个端面，支撑夹片12形成恒温罩3的最后一个端面。

如图3、图4所示，为了不阻碍钢绞绳2的安装，恒温罩3通常需要在钢绞绳2安装后再连接密封到机架1上，因此在恒温罩3的底端沿其长度方向设有滑轨31，机架1上设有与滑轨31配合的滑槽14。在安装恒温罩3时，将恒温罩3沿滑槽14推入，直至恒温罩3移动到极限位置时，恒温罩3与支撑夹片12抵紧，此时机架1、恒温罩3、支撑夹片12三者围成恒温腔。为了增加恒温罩3与支撑夹片12之间的密封性，在支撑夹片12上还开设有收纳槽15，恒温罩3与支撑夹片12抵紧时，恒温罩3的端面会插入到收纳槽15内，恒温罩3与收纳槽15的内壁抵紧密封。

在安装恒温罩3时，为了保证恒温罩3移动的稳定性，也为了增大滑槽14与滑轨31处的密封性，将滑槽14与滑轨31的截面均呈“t”形设置。但是密封性越好，安装恒温罩3时也就越费力，因此将滑轨31与滑槽14均设置成缩口，使得滑轨31进入滑槽14时、滑轨31沿滑槽14滑动时都更加方便，同时也不影响滑轨31、滑槽14处的抵紧。

恒温罩3的罩体呈中空设置，从罩体的截面来看，自内向外依次分为换热层32、换热腔33、保温层33，其中换热腔33连通有控温箱4（图中未示出）。在本实施例中，控温箱4使用空调，通过空调对换热腔33内的温度进行调控，从而间接实现对恒温腔内的温度调控。使用换热腔33来连通空调，而不是直接将空调与恒温腔连通，是因为气流的流动，会对处于紧绷状态的钢绞绳2进行一定的干扰，而且为了调节到恒温温度，气流往往是高于或者低于所需恒温温度的，这种带有温度的气流吹拂在钢绞绳2上，不仅难以起到降低温度误差的效果，反而会增大误差。因此，使用换热腔33将气流与恒温腔隔离开，制热量或制冷量通过换热层32来传导到恒温罩3内，实现恒温控制。

在材料上，换热层32使用保温性能差且强度较高的材料，如金属材质、陶瓷材质等，这即是为了方便换热腔33的温度传递到恒温腔内，也是在对钢绞绳2进行拉断等测量时，能够有足够的防护强度，对工作人员起到保护的效果。保温层33使用保温性能强的材料，如各种有机保温材料、膨胀聚苯板等等，从而实现恒温罩3内外温度的隔绝，降低恒温过程中空调的能量损耗。

在保温层33上设有连通空调的第一控温口、第二控温口，第一控温口与第二控温口设于保温罩上相距最远的两端，其中第一控温口与空调的排气孔连通，第二控温口与空调的吸气孔连通，从而保持换热腔33内的气流流通，持续进行气流更换。由于测量结束后需要将恒温罩3拆下，因此该使用波纹管来连接空调与恒温罩3，使得恒温罩3在拆装过程中，始终与空调连通，不必每次都重新连接。

由于恒温罩3套设在夹片外，所以恒温罩3与待检测的钢绞绳2位置较远，为了使钢绞绳2能够更快的调整到所需温度，在换热层32上设置深入到恒温腔内的恒温管34，恒温管34设有多根，每根恒温管34均与换热腔33连通，多根恒温管34均匀分布于钢绞绳2的周围，从而使钢绞绳2的温度能够更快速的调整到空调排出温度。

在使用空调进行调节时，需要在恒温罩3内设置温度传感器5，通过温度传感器5的实时监测，来对空调的温度进行调整，因此在恒温罩3内还设有多个温度传感器5以及根据温度传感器5的温度信号控制空调温度的控制电路1000。温度传感器5通过连接组件6滑动连接在恒温管34上，当需要进行位置调整时可以方便的调节温度传感器5的位置，从而对恒温罩3内不同位置的温度进行检测。

连接组件6包括套设于恒温管34外且沿恒温管34滑动的连接座，连接座朝向恒温管34开设有螺纹通孔，螺纹通孔内螺纹连接有锁定螺栓，当连接座滑动到所需位置时，拧动锁定螺栓，实现连接座位置的锁定。温度传感器5与连接座可拆连接，且温度传感器5的探头朝向钢绞绳2延伸。

将钢绞绳2夹持在夹片上，并通过夹片来拉动钢绞绳2使之紧绷，与此同时使用温度传感器5对钢绞绳2的温度进行检测，配合恒温箱的内外温度隔绝，一旦钢绞绳2所处温度出现波动，就使用控温箱4进行温度调节，使钢绞绳2始终在稳定的温度下进行测量，减少温度变量对测量结果以及1000h外推值的影响。

将温度传感器5直接连接到恒温管34上并且朝向钢绞绳2，从而使得温度传感器5处测量到的温度，更接近钢绞绳2的实际温度。

实施例二，参照图5，与实施例一的区别之处在于：控制电路1000包括耦接于温度传感器5以接收感应信号并发出检测信号的检测电路100、耦接于检测电路100的比较电路200、耦接于比较电路200的执行电路300。温度传感器5使用高精度温度传感器5。

比较电路200包括第一比较部201、第二比较部202。

第一比较部201包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一比较器a，第一电阻r1一端耦接于直流电，第一电阻r1另一端耦接于第二电阻r2一端，第二电阻r2另一端接地，第一比较器a正相端耦接于第一电阻r1与第二电阻r2的连接点以接收第一预设值，第一预设值为较低温度的预设温度值，在低于预设温度值时，说明环境温度较低，此时需要使用稍高温度的气流进行温度调节；第一比较器a反相端耦接于温度传感器5以接收检测信号。

第二比较部202包括第三电阻r3、第四电阻r4、第二比较器b，第三电阻r3一端耦接于直流电，第三电阻r3另一端耦接于第四电阻r4一端，第四电阻r4另一端接地，第二比较器b反相端耦接于第三电阻r3与第四电阻r4的连接点以接收第二预设值，第二预设值为较高温度的预设温度值，在高于第二预设值时，说明温度较高，此时需要使用稍低温度的气流进行温度调节；第二比较器b正相端耦接于温度传感器5以接收检测信号。

执行电路300包括第一控制部301、第二控制部302。

第一控制部301包括第五电阻r5、第六电阻r6、第一三极管q1、第九电阻r9、第一继电器km1，第五电阻r5的一端耦接于第一比较器a输出端，第五电阻r5的另一端耦接于第一三极管q1基极；第一三极管q1的集电极耦接于第二继电器km2，第一三极管q1的发射极接地。

第六电阻r6一端耦接于第五电阻r5与第一三极管q1基极的连接点，第六电阻r6另一端耦接于第一三极管q1与地的连接点。

第九电阻r9，一端耦接于直流电，另一端耦接于第一三极管q1的集电极。

第一继电器km1，包括线圈、第一常开触点开关km1-1，线圈一端耦接于第九电阻r9与直流电的连接点，线圈的另一端耦接于第九电阻r9与第一三极管q1的连接点，第一常开触点开关km1-1与控温箱4耦接。

第二控制部302包括第七电阻r7、第八电阻r8、第二三极管q2、第二继电器km2、续流二极管，第七电阻r7一端耦接于一端耦接于第二比较器b输出端，第七电阻r7另一端耦接于第二三极管q2基极；第二三极管q2的集电极耦接于第二继电器km2，第二三极管q2的发射极接地。

第八电阻r8一端耦接于第七电阻r7与第二三极管q2基极的连接点，另一端耦接于第二三极管q2与地的连接点；第二继电器km2耦接于直流电，第二继电器km2包括耦接于控温箱4的第二常开触点开关km2-1，第二常开触点开关km2-1连接于地；第二继电器km2还包括耦接于第一常开触点开关km1-1与控温箱4之间的第一常闭触点开关km2-2。续流二极管一端耦接于第二继电器km2与第二三极管q2集电极的连接点，续流二极管另一端耦接于第二继电器km2与地的连接点。

工作过程：通过温度传感器5检测环境温度；

当温度低于预设温度时，通过对温度传感器5的信号处理，在第一比较部201发射第一比较信号，第一继电器km1将第一常开触点开关km1-1闭合，从而使直流电、第一常开触点开关km1-1、控温箱4、第一常闭触点开关km2-2电连，最后接地，使得控温箱4进行升温工作；

当温度传感器5高于第二预设温度后，第二比较部202发射第二比较信号，使得第二继电器km2启动，从而使第一常闭触点开关km2-2断开，控温箱4不再进行升温工作；同时，第二常开触点开关km2-1闭合，使得第二常开触点开关km2-1闭合、控温箱4电连，最后接地，使得控温箱4进行降温工作。

实施例三，与实施例一的不同之处在于，控温箱4包括设有温度传感器5的恒温水箱、连接于恒温水箱的加热器、连通于恒温水箱的冷水箱，恒温水箱与换热腔33之间设有循环水泵。通过循环水泵来驱动水流，使用水流来保持恒温腔内的温度，比气流控制更加稳定。

同时，控制电路1000用于调节恒温水箱内的水温，使恒温水箱内的水温达到所需温度，从而使恒温腔不需要再次调节，就能保持恒温。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。