[发明专利]一种柔性双向大应变传感器及其应用方法

说明书

本发明公开了一种柔性双向大应变传感器及其应用方法，该传感器包括：柔性应变片、过渡连接板、伸缩框架、底部框架及调节旋钮；伸缩框架的开口端与底部框架的开口端对接，伸缩框架和底部框架之间形成矩形内腔；所述调节旋钮安装在伸缩框架与底部框架的对接处，通过调节旋钮，可带动伸缩框架与底部框架发生相对直线运动；所述柔性应变片通过过渡连接板安装在伸缩框架和底部框架之间的矩形内腔中；当通过调节旋钮调节伸缩框架的伸缩量，进而调整柔性应变片的预拉伸量；该传感器可以贴装在固体火箭发动机药柱表面，可感应并测量药柱的双向应变，测量应变范围大，解决了固体火箭发动机健康监测领域，药柱表面双向大应变难测量的问题。

技术领域

本发明属于柔性应变传感器技术领域，具体涉及一种柔性双向大应变传感器及其应用方法。

背景技术

固体火箭发动机的药柱材料弹性模量较小，具有一定弹性，当受温度变化时药柱表面会产生应变，关注药柱的表面应变情况对研究固体火箭发动机健康状况具有重要意义。由于药柱的应变量较大，通常可达20％～40％，而且药柱为粘弹性材料，会产生正负双向应变。传统的柔性应变传感器虽然可以测量较大应变，但是只能测量单一方向的应变(即药柱的正向应变)，无法测量双向应变。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种柔性双向大应变传感器及其应用方法，该传感器可以贴装在固体火箭发动机药柱表面，可感应并测量药柱的双向应变，测量应变范围大，解决了固体火箭发动机健康监测领域，药柱表面双向大应变难测量的问题。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种柔性双向大应变传感器，包括：柔性应变片、过渡连接板、伸缩框架、底部框架及调节旋钮；

所述柔性应变片的两端分别设有引出焊点，用于焊接引出导线；

所述过渡连接板为环状结构，其内孔与所述柔性应变片的外形一致；

所述伸缩框架和底部框架均为U形结构；

整体连接关系如下：伸缩框架的开口端与底部框架的开口端对接，伸缩框架和底部框架之间形成矩形内腔；所述调节旋钮安装在伸缩框架与底部框架的对接处，通过调节旋钮，可带动伸缩框架与底部框架发生相对直线运动，实现伸缩框架的伸缩；

所述柔性应变片通过过渡连接板安装在伸缩框架和底部框架之间的矩形内腔中；当通过调节旋钮调节伸缩框架的伸缩量，进而调整柔性应变片的预拉伸量。

进一步的，所述伸缩框架和底部框架的两个竖直部分均为齿条；

所述调节旋钮的一端为齿轮；

所述伸缩框架的齿条与底部框架的齿条通过调节旋钮的齿轮连接，即所述齿轮的一侧与伸缩框架的齿条啮合，另一侧与底部框架的齿条啮合，且伸缩框架的齿条与底部框架的齿条平行；通过转动调节旋钮的齿轮，可以带动伸缩框架与底部框架发生相对直线运动，实现伸缩框架的伸缩。

进一步的，所述柔性应变片采用石墨烯或聚二甲基硅烷。

进一步的，所述柔性应变片上的两个引出焊点为表贴焊盘结构。

进一步的，所述过渡连接板采用硅橡胶材料或聚氨酯材料。

进一步的，所述伸缩框架和底部框架均采用金属材料。

进一步的，所述调节旋钮具有锁定功能。

基于上述一种柔性双向大应变传感器的应用方法，具体步骤如下：

第一步，对柔性应变片进行预拉伸，即通过调节旋钮调节伸缩框架的伸缩量，进而调整柔性应变片的预拉伸量，使得柔性应变片的线性拉伸范围大于被测物体的应变范围；

第二步，令柔性应变片的引出焊点所在面为所述应变传感器的上表面，所述上表面的相对面为所述应变传感器的下表面；