[发明专利]一种新型三维应力测量传感器

权利要求书

1.一种新型三维应力测量传感器，其特征在于：包括机械本体和硬件电路；所述的机械本体由金属空心弹性体和电阻应变片组成，机械本体埋于沥青混凝土中，电阻应变片有三组，每组包括4个电阻应变片，两个电阻应变片为一对，分别贴于金属空心弹性体一个面的内外两侧，两对电阻应变片分别贴于金属空心弹性体相对的两个面上，第一组电阻应变片用于测量所受应力在X方向上的分量，第二组电阻应变片用于测量所受应力在Y方向上的分量，第三组电阻应变片用于测量所受应力在Z方向上的分量；当有应力作用在金属空心弹性体上时，其上面粘贴的电阻应变片会发生拉伸或收缩，其电阻值发生相应的变化，两个受拉应变，两个受压应变，应变符号相反；硬件电路包括差动式惠斯登全桥电路、调零电路、放大电路、采集模块、数字滤波模块、通信模块以及电源电路；三组应变片分别组成三路差动式惠斯登全桥电路，每路差动式惠斯登全桥电路中的四个桥臂上分别接对应电阻应变片组中的四个应变片，两个应变符号相同的接入相对桥臂上，将所受应力转换为电量输出；调零电路由电位器R₅和电阻R₆构成，电位器R₅的电阻体跨接在差动式惠斯登全桥电路输入电源之间，电阻R₆一端与电位器R₅的移动端相连，另一端与差动式惠斯登全桥电路的一个输出端相连，通过调节电位器R₅使电桥达到平衡；每一路差动式惠斯登全桥电路都外接一个调零电路；三路差动式惠斯登全桥电路的输出经放大电路放大；放大后的三路信号输入采集模块实现模数转换，然后经过数字滤波模块滤除脉冲干扰信号，接下来通过通讯模块与PC机通讯，并在PC机上进行实时动态显示；PC机控制采集模块进行AD转化和数据处理，电源电路为硬件电路中的各组成部分提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种新型三维应力测量传感器，其特征在于：所述的放大电路采用两级放大，第一级采用仪表放大器将差动信号转换成单端信号并放大，第二级放大电路采用普通的集成运算放大器构成同相放大器。

3.根据权利要求1所述的一种新型三维应力测量传感器，其特征在于：所述的金属空心弹性体为L型空心弹性体，其中L型一边的上下表面各贴一对电阻应变片，用于测量所受应力在Y方向上的分量，四个电阻应变片的中心点同轴，且穿过表面积小的面的中点；L型另一边的四个侧面上分别各贴一对电阻应变片，位于相对两个侧面上的电阻应变片为一组，分别用于测量所受应力在X方向上和Z方向上的分量，且8个电阻应变片的中心点位于同一水平面上，这个水平面穿过纵向高度最小的侧面的中心点。