[发明专利]液位式应变传感器

说明书

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/10^oC，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。