應(yīng)力應(yīng)變傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)力應(yīng)變傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片和機(jī)艙使用的廣泛性和特殊性，目前針對復(fù)合材料的機(jī)艙和葉片應(yīng)力應(yīng)變的測量常用應(yīng)變計(中溫箔式電阻應(yīng)變計)實現(xiàn)，但應(yīng)變計往往包括以下三點不足之處:
[0003]第一、實施要求較高，安裝工序和工藝復(fù)雜，效率低，不適合批量使用(安裝應(yīng)變計要求專業(yè)技能的工作人員，因此如要大規(guī)模批量使用，需要培養(yǎng)大量專業(yè)的安裝人員來實施)。此外，因技術(shù)人員的技能參次不齊，造成測試結(jié)果的較大差別。
[0004]第二、可維護(hù)性差，維護(hù)成本高。機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題則需要專業(yè)人員來處理，增加了時間成本和人員維護(hù)成本。
[0005]第三、應(yīng)用范圍局限。目前市面上的應(yīng)變計，受其自身結(jié)構(gòu)特點的影響，不適合在加工復(fù)合材料構(gòu)件時預(yù)埋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)力應(yīng)變傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)變計實施要求高、可維護(hù)性差以及應(yīng)用范圍局限的問題。
[0007]本發(fā)明的實施例提供一種應(yīng)力應(yīng)變傳感器，包括敏感元件和包覆在敏感元件外的包層，包層的至少一部分為復(fù)合材料制成。
[0008]優(yōu)選地，包層包括保護(hù)包層和工作包層，保護(hù)包層或工作包層上設(shè)有凹槽，敏感元件固定設(shè)置在凹槽內(nèi)。
[0009]優(yōu)選地，工作包層的遠(yuǎn)離保護(hù)包層的一面為與被測件配合的工作面，保護(hù)包層上設(shè)置有凹槽，敏感元件設(shè)置于凹槽內(nèi)，且敏感元件的至少一個側(cè)面與工作包層貼合。
[0010]優(yōu)選地，凹槽內(nèi)還設(shè)有溫度補(bǔ)償片，溫度補(bǔ)償片與敏感元件并排設(shè)置，且溫度補(bǔ)償片的至少一個側(cè)面與工作包層貼合。
[0011]優(yōu)選地，保護(hù)包層上設(shè)置有凹槽，凹槽與敏感元件之間設(shè)有電磁屏蔽防護(hù)層，電磁屏蔽防護(hù)層覆蓋敏感元件的遠(yuǎn)離所述工作面的表面。
[0012]優(yōu)選地，傳感器還包括測試引線，測試引線伸出至包層外部。
[0013]優(yōu)選地，包層均為復(fù)合材料包層，復(fù)合材料為玻璃鋼。
[0014]優(yōu)選地，保護(hù)包層上與被測件對應(yīng)的外殼上設(shè)有安裝基準(zhǔn)線。
[0015]優(yōu)選地，包層上設(shè)置有多個安裝孔。
[0016]優(yōu)選地，保護(hù)包層和工作包層之間通過粘接劑粘結(jié)。
[0017]優(yōu)選地，應(yīng)力應(yīng)變傳感器安裝于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)艙和/或葉片上，用于測量機(jī)艙和/或葉片的應(yīng)力應(yīng)變值。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實施例提供的應(yīng)力應(yīng)變傳感器，因采用至少一部分為復(fù)合材料的包層對敏感元件進(jìn)行封裝，一方面，提高了傳感器的敏感元件的耐用性和可維護(hù)性，另一方面，在對復(fù)合材料的被測件進(jìn)行測量時，能夠提高傳感器與被測件的接觸面的相容性，較好地傳遞復(fù)合材料被測件的應(yīng)變。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的實施例的傳感器安裝面示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的實施例的傳感器保護(hù)包層示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明的實施例的傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖切示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明的實施例的傳感器側(cè)切面示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記說明:
[0024]1、工作面；2、引線；3、安裝基準(zhǔn)線；4、保護(hù)包層；5、敏感元件；6、電磁屏蔽防護(hù)層；
7、粘接劑；10、工作包層。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例。
[0026]本發(fā)明涉及應(yīng)變式傳感器，應(yīng)變式傳感器一般是由電阻應(yīng)變片和測量轉(zhuǎn)換電路兩部分組成。電阻應(yīng)變片的工作原理為:電阻應(yīng)變片使用時用膠粘在被測件上，當(dāng)被測件受力變形時，應(yīng)變片中金屬絲的長度與橫截面積也隨著被測件一起變化，進(jìn)而發(fā)生電阻的變化，由于應(yīng)變的變化和電阻的相對變化呈線性對應(yīng)關(guān)系，因此利用惠斯通電橋測定橋路輸出電壓的變化值即可推算出相應(yīng)的應(yīng)變增量。
[0027]如圖3及圖4所示，本發(fā)明的實施例提供一種應(yīng)力應(yīng)變傳感器，包括敏感元件5和包覆在敏感元件5外的包層，其中，敏感元件5是傳感器中能直接感受被測變量的部分，它能夠靈敏地感受被測變量，并將應(yīng)力應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電信號輸出。敏感元件5外的包層的作用是防止傳感器內(nèi)部的敏感元件5受到機(jī)械力的破壞和變形，同時減少敏感元件5在使用時的工序，提高使用效率。該包層的至少一部分為復(fù)合材料制成。
[0028]本實施例的應(yīng)力應(yīng)變傳感器因采用至少一部分為復(fù)合材料的包層對敏感元件5進(jìn)行封裝，一方面，提高了傳感器的敏感元件5的耐用性和可維護(hù)性，克服了傳統(tǒng)應(yīng)變片測量的可維護(hù)性差，維護(hù)成本高及不適合重復(fù)使用的缺陷，提高了傳感器的防護(hù)等級。另一方面，因本發(fā)明實施例的傳感器的封裝材料中至少一部分為復(fù)合材料，在對復(fù)合材料的被測件進(jìn)行測量時，能夠提高傳感器與被測件的接觸面的相容性(傳感器的工作面1與被測件表面是同一材質(zhì))，較好地傳遞復(fù)合材料被測件的應(yīng)變，確保傳感器能夠?qū)?fù)合材料的應(yīng)變量進(jìn)行測量。
[0029]如圖4所示，具體地，傳感器的包層包括保護(hù)包層4和工作包層10，保護(hù)包層4和工作包層10之間用粘接劑7粘結(jié)，并確保其密封性能。保護(hù)包層4主要用于與工作包層10一起在敏感元件5外形成有效防護(hù)，使傳感器內(nèi)部的敏感元件5免于機(jī)械力的破壞和變形，同時保護(hù)包層4和工作包層10還具有防腐、防潮功能，如此，可提高傳感器的防護(hù)等級，使傳感器的防護(hù)等級達(dá)到IP54。為便于放置敏感元件5，在保護(hù)包層4和/或工作包層10上設(shè)有凹槽，敏感元件5固定設(shè)置在凹槽內(nèi)，如此可以實現(xiàn)敏感元件5在傳感器內(nèi)部的固定和定位，確保敏感元件5在傳感器內(nèi)不會隨意移動，并且方便傳感器的敏感元件5對準(zhǔn)被測件進(jìn)行測量。
[0030]優(yōu)選地，在保護(hù)包層4上設(shè)置有凹槽，敏感元件5設(shè)置于保護(hù)包層4的凹槽內(nèi)。這樣設(shè)置既可以可靠地固定敏感元件5，又無需破壞工作包層10。傳感器的工作包層10直接與敏感元件5的側(cè)面貼合，傳感器的工作包層10的遠(yuǎn)離保護(hù)包層4的一面為與被測件配合的工作面1，即在使用傳感器時，傳感器的工作包層10的工作面1與被測件表面接觸并進(jìn)行應(yīng)變測量。
[0031]為提高傳感器的測量精度，有效降低環(huán)境溫度對測量值的影響，凹槽內(nèi)還設(shè)有溫度補(bǔ)償片，溫度補(bǔ)償片與敏感元件5并排設(shè)置，且溫度補(bǔ)償片的至少一個側(cè)面與工作包層10貼合。溫度補(bǔ)償片需選取對溫度不敏感的材料制成，例如卡瑪合金或者是康銅。在使用時，由于溫度補(bǔ)償片已經(jīng)預(yù)設(shè)在在敏感元件5與保護(hù)包層4之間，因而可以省略現(xiàn)有使用過程中的進(jìn)行溫度補(bǔ)償處理的步驟，降低使用難度和設(shè)置時間。
[0032]具體地，敏感元件5與溫度補(bǔ)償片的材質(zhì)相同，敏感元件5由卡瑪合金或者康銅制成。
[0033]為進(jìn)一步提高傳感器的測量精度，提高傳感器的抗電磁干擾能力，保護(hù)包層4上的凹槽與敏感元件5之間設(shè)有電磁屏蔽防護(hù)層6，電磁屏蔽防護(hù)層6覆蓋敏感元件5的遠(yuǎn)離所述工作面的表面。當(dāng)應(yīng)力應(yīng)變傳感器內(nèi)同時具有溫度補(bǔ)償片和電磁屏蔽防護(hù)層6時，溫度補(bǔ)償片與敏感元件5并排設(shè)置在保護(hù)包層的凹槽內(nèi)，且溫度補(bǔ)償片的至少一個側(cè)面與敏感元件5的至少一個側(cè)面均與工作包層10貼合。此時，電磁屏蔽防護(hù)層6需同時覆蓋敏感元件5和溫度補(bǔ)償片的遠(yuǎn)離工作面的表面。電磁屏蔽防護(hù)層6用于實現(xiàn)電磁干擾的屏蔽功能，同時可防腐和防潮。電磁屏蔽防護(hù)層6為金屬材料制成，具體可為錫箔。
[0034]如圖1所示，為方便地固定傳感器，提高對被測件進(jìn)行測量的效率，傳感器的測試引線2伸出至其包層外部。并且根據(jù)被測件的實際情況，有時為了更方便將測試引線2接入測試設(shè)備，還可適當(dāng)延長測試引線2的長度(引線2封裝前已做好預(yù)留)，使之更容易接入測試設(shè)備。
[0035]具體地，可以在包層上設(shè)置引線2標(biāo)識，以方便工作人員接線，也可以在引線2上設(shè)置標(biāo)識，標(biāo)識引線2種類和作用，傳感器的信號引線2標(biāo)識如下，可根據(jù)以下引線2標(biāo)識，