[发明专利]一种嵌入式拉压力监测装置

权利要求书

1.一种嵌入式拉压力监测装置，其特征在于，所述的嵌入式拉压力监测装置包括嵌入式应力传感器(7)和采集器(6)；

所述的嵌入式应力传感器(7)包括锥形弹性力敏模块、弹性体预紧模块和弹性体封盖模块；

所述的弹性体预紧模块包括螺纹底座(4)、旋调导杆(5)和预紧卡环(g)；所述的螺纹底座(4)的外部设有螺纹；所述的螺纹底座(4)和预紧卡环(g)的中心均设有通孔，且通孔尺寸一致，预紧卡环(g)固定在螺纹底座(4)的顶端，螺纹底座(4)与预紧卡环(g)同轴；所述的旋调导杆(5)，其下部插入螺纹底座(4)与预紧卡环(g)的通孔中，且旋调导杆(5)的外表面与螺纹底座(4)和预紧卡环(g)的内壁相接触固定，其上部位于螺纹底座(4)外；

所述的锥形弹性力敏模块包括应变放大圆环(2)、锥形力敏结构(3)和力敏电阻(c)；所述的锥形力敏结构(3)的材质为弹性材料，其上部为开口的圆形筒体结构，其下部为收缩的锥形筒体结构，锥形筒体结构的内部设有一圈圆环卡槽(d)，用于安装应变放大圆环(2)，且上部的圆形筒体结构的直径大于螺纹底座(4)的直径，螺纹底座(4)的直径在下部的锥形筒体结构的直径最大值和最小值之间；锥形力敏结构(3)的筒体上设有与轴线方向平行的一段缺口，从圆形筒体结构的中部一直通到锥形筒体结构的底部，作为预紧间隙(f)，使应变放大圆环(2)与锥形力敏结构(3)的内壁紧密配合；所述的应变放大圆环(2)为圆环片结构，其材料弹性模量小于100GPa，且中心通孔的尺寸大于旋调导杆(5)的直径；所述的力敏电阻(c)安装在应变放大圆环(2)上表面，力敏电阻(c)靠近圆环内径，其方向垂直于应变放大圆环(2)半径；锥形力敏结构(3)下部的底部为开口结构，预紧卡环(g)的上部卡在锥形力敏结构(3)的底部，且锥形力敏结构(3)与预紧卡环(g)之间能够相互旋转；旋调导杆(5)的顶部位于锥形力敏结构(3)上方；

所述的弹性体封盖模块包括密封圆筒(1)；密封圆筒(1)为下端开口的筒体结构，密封圆筒(1)套装在锥型力敏结构(3)外，密封保护锥型力敏结构(3)内的传感元件；密封圆筒(1)上盖的中心设有密封孔(b)，用于旋调导杆(5)的穿过和密封，旋调导杆(5)能够绕密封孔(b)旋转，密封孔(b)旁设有引线孔(a)，用于将锥型力敏结构(3)内的电缆引出并且固定线缆；

测量被测结构的拉压力时，将锥形弹性力敏模块和弹性体预紧模块置于被测结构上开设的锥形孔内，通过转动旋调导杆(5)，使锥形力敏结构(3)下部的锥形筒体结构的外圆锥面(e)与锥形孔的内壁紧密贴合，其预紧扭矩不小于3N·m；

所述的采集器(6)包括采集电路与接口；所述的接口包括与传感器接口和输出接口，通过接口将整个装置电路连通；所述的采集电路包括供电模块(h)、测量模块(i)、放大模块(j)、数据处理模块(k)和信号输出模块(l)；所述的测量模块(i)、放大模块(j)、数据处理模块(k)和信号输出模块(l)依次串联，供电模块(h)为四个模块供电；力敏电阻(c)通过电缆和传感器接口与测量模块(i)连接，测量模块(i)完成对嵌入式应力传感器(7)信号的采集并输出电压信号，电压信号经过放大模块(j)放大后接入数据处理模块(k)，对初始信号进行清零，并标定输出信号与拉压力的对应关系，最后信号输出模块(l)通过输出接口与外部的电压表或上位机连接，将电压信号输出，得到被测结构的拉压力。