[发明专利]一种基于惠斯通全桥原理的电阻应变式曲率传感器

摘要

本发明属于应变测量技术领域，涉及一种基于惠斯通全桥原理的电阻应变式曲率传感器，该电阻应变式曲率传感器主要安装在产生弯曲或拉压变形的结构上，能够产生拉压或弯曲应变。该电阻应变式曲率传感器将多个电阻应变传感器按照惠斯通全桥原理连接，首先实现应变的快速准确测量，然后再利用惠斯通全桥原理平衡温度影响，同时构造结构曲率计算形式，实现结构任一测点曲率的直接精确测量。本发明优化传感器布置位置，既平衡了温度对应变的影响，又在测量处可以精准地直接得到结构曲率，计算方便；仅使用单个应变桥盒和单个采集通道即可测量结构曲率，设备连接简单，简化实验操作，同时极大地降低了采集成本。

主权项

1.一种基于惠斯通全桥原理的电阻应变式曲率传感器，该电阻应变式曲率传感器安装在产生弯曲或拉压变形的结构上，能够实现结构任一测点曲率的直接精确测量，其特征在于，所述的电阻应变式曲率传感器包括布置在基层(1)上的电阻应变传感器组(3)和盖在基层(1)上方的覆盖保护层(2)，电阻应变传感器组(3)与引出线(4)相连；所述的电阻应变传感器组(3)包括四个完全相同的电阻应变传感器a(5)、b1(6)、b₂(7)和c(8)，四者通过引出线(4)与外部应变桥盒(9)连接，所述应变桥盒(9)通过数据传输线(10)与动态信号采集仪(11)、显示记录装置(12)连接；所述应变桥盒(9)内部设有恒流源和信号放大器，前者提供输入电压U，后者对测得的输出电压U₀进行信号放大处理；所述四个电阻应变传感器a(5)、b₁(6)、b₂(7)、c(8)按照惠斯通全桥电路连接；电阻应变传感器b1(6)、b₂(7)对齐布置，使得中心纵轴平行、中心横轴重合且二者具有相同的拉压或弯曲应变；电阻应变传感器a(5)和c(8)分别布置在由b1(6)和b₂(7)组成的电阻应变传感器组的两侧，所述电阻应变传感器a(5)与c(8)的中心纵轴重合、中心横轴平行；所述电阻应变传感器a(5)与b1(6)之间的中心横轴间距为L，b₂(7)与c(8)之间的中心横轴间距均为L；由应变桥盒(9)的恒流源正极引出两条电路，一条电路连接电阻应变传感器a(5)、b1(6)，另一条电路连接电阻应变传感器b₂(7)、c(8)，最后与负极相接；电阻应变传感器a(5)两端的电压降和电阻应变传感器b₂(7)两端的电压降的差值定义为输出电压U₀，U₀经过应变桥盒(9)测得放大处理后依次传输至动态信号采集仪(11)和显示记录装置(12)，完成曲率ρ的直接测量，即其中，U为应变桥盒(9)对应直流电源的输入电压，U₀为应变桥盒(9)对应输出端电压，K为四个桥臂电阻的灵敏度系数。