[实用新型]一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器

说明书

本实用新型属于应变片传感器技术领域，提供一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器，该结构损伤识别传感器包括电阻应变传感器s₁、电阻应变传感器s₂、电阻应变传感器s₃、电阻应变传感器s₄、柔性基底、保护层和导线。本实用新型将四个电阻应变传感器进行组合并根据惠斯通全桥原理连接成一种组合式传感器，结合模态参数算法进行结构损伤识别，有效提高测量的灵敏度和精确度，稳定性较好；且各电阻应变传感器之间进行温度自补偿，不需要连接额外的温度补偿片。本实用新型的结构损伤识别传感器可以测量多个方向的应变，蕴含结构的损伤信息更加丰富；制作简单，成本低，有利于应用在结构损伤识别方面。

技术领域

本实用新型属于应变片传感器技术领域，涉及一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器，应用在基于应变模态的结构振动损伤识别中结果良好。

背景技术

在结构健康监测领域，利用传感器获得的结构模态参数是衡量结构是否发生损伤的重要标志。目前多采用应变片粘贴在结构表面，测量结构表面的应变信号来获得应变模态参数，并且通过结构在健康和损伤状态下应变模态参数的改变来确定损伤的位置。

电阻式应变传感器可以将结构振动的应变信号转换成电信号，再通过动态信号采集系统对其产生的电信号进行采集，并结合现有的算法对采集的信号进行处理和计算分析，进而得到结构的应变模态参数。目前，提取结构模态参数比较成熟的算法有峰值拾取法、特征系统实现算法等。在实际工程测试中要求传感器测量精度高，同时成本低，测试设备易操作。电阻式应变传感器具有价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用等优点，被广泛应用于实验研究和实际工程测量。

然而，在结构损伤诊断中，使用单片电阻式应变传感器进行损伤诊断时存在一些不足：测量精度和对损伤的灵敏度不高，测量过程中必须额外温度补偿，在进行损伤识别时效果不好。

实用新型内容

为解决上述单片应变传感器使用时存在的不足，本实用新型提出一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器及结构损伤识别方法，该结构损伤识别传感器是一种基于惠斯通全桥原理的组合式电阻应变传感器。

本实用新型的技术方案为：

一种基于惠斯通全桥原理的结构损伤识别传感器，包括电阻应变传感器s₁1、电阻应变传感器s₂2、电阻应变传感器s₃3、电阻应变传感器s₄4、柔性基底5、保护层12和导线；

电阻应变传感器s₁1、电阻应变传感器s₂2、电阻应变传感器s₃3和电阻应变传感器s₄4按顺时针依次粘贴在柔性基底5四条边的中点处，四个电阻应变传感器的一侧均含有两个引线端，电阻应变传感器含有引线端的一侧均朝向柔性基底5的中心；按照惠斯通全桥原理，通过导线将电阻应变传感器s₁1和电阻应变传感器s₄4各自一个引线端连接在端子A7上，并通过端子A7引出接线端子E+；通过导线将电阻应变传感器s₁1的另一引线端和电阻应变传感器s₃3的一个引线端连接在端子B8上，并通过端子B8引出接线端子V+；通过导线将电阻应变传感器s₂2的一个引线端和电阻应变传感器s₄4的另一引线端连接在端子C9上，并通过端子C9引出接线端子V-；通过导线将电阻应变传感器s₂2另一引线端和电阻应变传感器s₃3另一引线端连接在端子D10上，并通过端子D10引出接线端子E-；所述端子E+、端子V+、端子V-和端子E-组成引出端子11，用于连接应变桥盒；连接完成后在上方覆盖粘贴保护层12；

其中，四个电阻应变传感器的型号、阻值和灵敏度均相同；柔性基底5和保护层12均采用酚醛环氧树脂制作，粘结剂选用环氧树脂。