[发明专利]一种新型电感式应变花

说明书

技术领域

本发明涉及一种工件应变的测量装置，特别是一种新型电感式应变花。

背景技术

应变花是一种具有两个或两个以上不同轴向敏感栅或测量轴的应变传感器，用于确定平面应力场中主应变的大小和方向。传统的应变花是电阻应变计，其敏感栅由金属丝或金属箔制成。这种应变计输出小，灵敏度一般，受温度变化影响较大，测量电路复杂，抗干扰能力差，不适合恶劣环境工作，粘接质量对测量精度影响很大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种信号输出强、灵敏度高的新型电感式应变花。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种新型电感式应变花，其特点是：采用厚度为0.01-0.035mm的F_e-Ni基非晶态合金薄片，裁剪成在顶端相连的三条臂带，三条臂带之间的夹角均为45°，在每条臂带上裁剪一个“门”型破口，并垂直折起形成“门”型磁极，在每个磁极上都缠绕有励磁绕组的测量绕组，“门”型磁极与臂带本体形成封闭磁路。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，臂带为长方形，长为20-30mm，宽为10-18mm，“门”型磁极的高度为5-8mm。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，磁场强度H＝200-400A/m，励磁绕组匝数N₁＝6-8，测量绕组匝数N₂＝12-16，励磁频率f＝0.8-5kHz。

本发明与现有技术相比，采用F_e-Ni基非晶态合金薄片，裁剪成“门”型磁极，基于铁磁材料的维里拉(Villira)效应。使用时，将应变花臂带本体焊接在被测应变的工件表面。当主应变方向未知时，应变花按任意方向焊接，每条臂带上的励磁线圈分别接通励磁电流；当主应变方向已知时，将应变花互相垂直的臂带分别沿主应力方向焊接并将其上的励磁线圈接通励磁电流，而另一条臂带处于不工作状态。由于应变花各测量臂带与被测工件同时变形，从而引起臂带磁路中磁导率改变，导致电感值改变。封闭磁路中磁阻的变化将引起磁通的变化，从而在测量绕组中产生与应力变化相应的感应。通过对电感式应变花进行标定试验，根据实际测量电压，计算出应变。

其主要优点：1.信号输出强，灵敏度高；2.能够采用较高的励磁频率，以扩大其频响范围；3.允许应变花在高温下稳定工作，最高工作温度可达210℃；4.采用焊接附着方法，避免了因粘接而产生的蠕变、机械滞后、非线性等误差；5.使用寿命长。

附图说明

图1为本发明应变花的结构简图。

图2为“门”型磁极的结构图。

图3为测量电路原理方框图。

具体实施方式

一种新型电感式应变花，采用厚度为0.01-0.035mm的F_e-Ni基非晶态合金薄片，裁剪成在顶端相连的三条臂带1，三条臂带之间的夹角均为45°，在每条臂带上裁剪一个“门”型破口，并垂直折起形成“门”型磁极2，在每个磁极上都缠绕有励磁绕组的测量绕组，“门”型磁极与臂带本体形成封闭磁路。臂带为长方形，长为20-30mm，宽为10-18mm，“门”型磁极的高度为5-8mm。

一、工作原理

本发明的电感式应变花是基于铁磁材料的维里拉(Villira)效应。使用时，将应变花焊接在被测应变的工件表面。当主应变方向未知时，应变花按任意方向焊接，每条臂带上的励磁线圈分别接通励磁电流；当主应变ε₁和ε₂方向已知时，将应变花OA和OB臂带分别沿ε₁和ε₂方向焊接并将其上的励磁线圈接通励磁电流，而使OC臂带处于不工作状态。由于应变花各测量臂带与被测工件同时变形，从而引起臂带磁路中磁导率改变，导致电感值改变。

电感应变花的磁路分析如图所示，当励磁线圈N₁通入具有一定频率的交流电I时，便在励磁线圈中产生了交变磁通φ。