自锁定内倾式应变传感器快速安装装置及桥梁监测装置论文和设计-夏烨

全文摘要

本实用新型的目的在于提供一种自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，包括：两个固定组件，分别与两个固定孔相对应；以及至少一个连接件，其中，固定组件具有用于固定在安装位置处的基座以及固定在该基座上的连杆，连杆由通过转轴转动连接的上连杆和下连杆构成，呈内倾式，使得下连杆及上连杆穿过固定孔后下连杆能够向应变传感器方向旋转从而固定应变传感器并使应变传感器进入预张拉状态，连接件为弱连接件，两个固定组件的基座之间通过连接件相互连接。本实用新型的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置具有安装简单、不易产生安装位置误差的优点。进一步，本实用新型还提供了含有该自锁定内倾式应变传感器快速安装装置的桥梁监测装置。

主设计要求

1.一种自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，用于将具有两个贯通的固定孔的应变传感器安装在待测结构上的安装位置处，其特征在于，包括：两个固定组件，分别与两个所述固定孔相对应；以及至少一个连接件，其中，所述固定组件具有用于固定在所述安装位置处的基座以及固定在该基座上的连杆，所述连杆由通过转轴转动连接的上连杆和下连杆构成，使得所述下连杆及所述上连杆穿过所述固定孔后所述下连杆能够向所述应变传感器方向旋转从而固定所述应变传感器，所述连杆的长度延伸方向与竖直方向形成内倾角，两根所述连杆沿水平方向相向倾斜，呈内倾式，所述连接件为弱连接件，两个所述固定组件的所述基座之间通过所述连接件相互连接。

设计方案

1.一种自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，用于将具有两个贯通的固定孔的应变传感器安装在待测结构上的安装位置处，其特征在于，包括：

两个固定组件，分别与两个所述固定孔相对应；以及

至少一个连接件，

其中，所述固定组件具有用于固定在所述安装位置处的基座以及固定在该基座上的连杆，

所述连杆由通过转轴转动连接的上连杆和下连杆构成，使得所述下连杆及所述上连杆穿过所述固定孔后所述下连杆能够向所述应变传感器方向旋转从而固定所述应变传感器，

所述连杆的长度延伸方向与竖直方向形成内倾角，两根所述连杆沿水平方向相向倾斜，呈内倾式，

所述连接件为弱连接件，两个所述固定组件的所述基座之间通过所述连接件相互连接。

2.根据权利要求1所述的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，其特征在于：

其中，所述内倾角的角度为3°～10°。

3.根据权利要求1所述的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，其特征在于：

其中，所述上连杆和所述下连杆的其中一个在所述转轴位置处设有形状为圆形且深度方向与所述转轴长度方向同向的凹陷部，所述上连杆和所述下连杆的另外一个在所述转轴位置处设有形状为椭圆形且嵌在所述凹陷部内的突起部，

所述凹陷部内侧设有多个沿圆周方向分布的弧形凹槽，所述突起部两端部分的形状与所述凹槽相对应，使得所述上连杆和所述下连杆发生相对转动后所述突起部的位置能够被所述凹槽限制，从而让所述上连杆与所述下连杆之间的角度固定进而完成对所述应变传感器的固定。

4.根据权利要求1所述的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，其特征在于：

其中，所述上连杆和所述下连杆的其中一个在所述转轴位置处设有形状为圆形且深度方向与所述转轴长度方向同向的凹陷部，所述上连杆和所述下连杆的另外一个在所述转轴位置处设有形状为圆形且嵌在所述凹陷部内的突起部，

所述凹陷部内侧设有多个沿圆周方向分布的第一棘齿，所述突起部外侧设有多个沿圆周方向分布的第二棘齿，

所述第一棘齿与所述第二棘齿相配合，使得所述上连杆和所述下连杆发生相对转动后二者之间的角度固定进而完成对所述应变传感器的固定。

5.根据权利要求1所述的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，其特征在于：

其中，所述弱连接件为塑料或橡胶制成的连接杆或连接片。

6.根据权利要求1所述的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，其特征在于：

其中，所述基座为金属基座。

7.根据权利要求1或6所述的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，其特征在于：

其中，所述基座远离所述上连杆的一侧具有固定区域，该固定区域上设有用于将所述基座固定粘贴在所述安装位置处的粘胶层。

8.根据权利要求7所述的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，其特征在于：

其中，所述粘胶层上还设有离型层。

9.一种桥梁监测装置，用于对作为待测结构的桥梁进行监测，其特征在于，包括：

应变传感器，用于对所述待测结构的进行应变监测，具有两个贯通的固定孔；以及

自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，用于将所述应变传感器安装在所述待测结构上的安装位置处，

其中，所述自锁定内倾式应变传感器快速安装装置为权利要求1～8中任一项所述的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于结构监测领域，涉及一种传感器固定机构及含有该传感器固定机构的桥梁监测装置，具体涉及一种自锁定内倾式应变传感器快速安装装置及桥梁监测装置。

背景技术

应变传感器能够通过将机械形变转换为电信号的方式来测定结构物的形变，因此在结构监测领域应用广泛。

使用时，应变传感器需要牢固地固定至待测结构物表面，从而使得应变传感器与结构物协同变形并保证应变传感器不脱落。目前常用的应变传感器具有两个贯穿的固定孔，其固定装置包括两个带有基座的螺栓和螺母，具体安装方式为：将带有螺栓的基座粘贴在结构表面，将传感器插入螺栓，最后旋紧配套螺母，应变传感器固定完成。

上述应变传感器固定方法虽然能有效固定传感器，但是弊端也显而易见：螺母和螺帽分离设计使得丢掉其中之一即丧失了整个装置的功能性；传感器安装的位置一般也是不易操作的位置(例如桥梁底面等)，在此位置进行旋紧螺母较耗费精力，操作不当还易损坏传感器。此外，传统的应变传感器固定装置无法产生预张拉效果，在应变传感器安装时，由于独立基座之间的间距定位偏小可能会导致应变传感器未能处于工作状态，且长期使用时还容易造成应变传感器安装松动，影响应变传感器的测量精度和工作效率。

实用新型内容

为解决上述问题，提供一种安装方便、不会产生安装位置偏差的传感器固定机构及桥梁监测装置，本实用新型采用了如下技术方案：

本实用新型提供了一种自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，用于将具有两个贯通的固定孔的应变传感器安装在待测结构上的安装位置处，其特征在于，包括：两个固定组件，分别与两个固定孔相对应；以及至少一个连接件，其中，固定组件具有用于固定在预定位置处的基座以及固定在该基座上的连杆，连杆由通过转轴转动连接的上连杆和下连杆构成，使得下连杆及上连杆穿过固定孔后下连杆能够向应变传感器方向旋转从而固定应变传感器，两根连杆沿水平方向相向倾斜，呈内倾式，连杆的长度延伸方向与竖直方向形成内倾角，连接件为弱连接件，两个固定组件的基座之间通过连接件相互连接。

本实用新型提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，还可以具有这样的技术特征，其中，内倾角的角度为3°～10°。

本实用新型提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，还可以具有这样的技术特征，其中，上连杆和下连杆的其中一个在转轴位置处设有形状为圆形且深度方向与转轴长度方向同向的凹陷部，上连杆和下连杆的另外一个在转轴位置处设有形状为椭圆形且嵌在凹陷部内的突起部，凹陷部内侧设有多个沿圆周方向分布的弧形凹槽，突起部两端部分的形状与凹槽相对应，使得上连杆和下连杆发生相对转动后突起部的位置能够被凹槽限制，从而让上连杆与下连杆之间的角度固定进而完成对应变传感器的固定。

本实用新型提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，还可以具有这样的技术特征，其中，上连杆和下连杆的其中一个在转轴位置处设有形状为圆形且深度方向与转轴长度方向同向的凹陷部，上连杆和下连杆的另外一个在转轴位置处设有形状为圆形且嵌在凹陷部内的突起部，凹陷部内侧设有多个沿圆周方向分布的第一棘齿，突起部外侧设有多个沿圆周方向分布的第二棘齿，第一棘齿与第二棘齿相配合，使得上连杆和下连杆发生相对转动后二者之间的角度固定进而完成对应变传感器的固定。

本实用新型提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，还可以具有这样的技术特征，其中，弱连接件为塑料或橡胶制成的连接杆或连接片。

本实用新型提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，还可以具有这样的技术特征，其中，基座为金属基座。

本实用新型提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，还可以具有这样的技术特征，其中，基座远离上连杆的一侧具有固定区域，该固定区域上设有用于将基座固定粘贴在安装位置处的粘胶层。

本实用新型提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，还可以具有这样的技术特征，其中，粘胶层上还设有离型层。

本实用新型还提供了一种桥梁监测装置，用于对作为待测结构的桥梁进行监测，其特征在于，包括：应变传感器，用于对待测结构的进行应变监测，具有两个贯通的固定孔；以及自锁定内倾式应变传感器快速安装装置，用于应变传感器安装在待测结构上的安装位置处，其中，自锁定内倾式应变传感器快速安装装置为如上任一项的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置。

实用新型作用与效果

根据本实用新型提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置及桥梁监测装置，由于基座之间采用连接件进行连接，并且基座上设有能够相对转动的上连接杆和下连接杆，因此无需其他额外零件就可将应变传感器安装在待测结构上，不仅操作简单，还能避免零件丢失而造成的不能使用的弊端。

由于连杆呈内倾式，因此在应变传感器(尤其是正弦式应变传感器)安装完成后，使得应变传感器处于预张拉状态，在安装过程中，保证了传感器处于正常工作状态；同时在长期使用过程中，预张拉状态也能有效的避免因为环境荷载(尤其是温度)的影响而导致应变传感器的安装构件松动，从而造成应变传感器不能正常工作，进一步提高了应变传感器监测的有效性和准确性，保障了应变传感器的测量精度和工作效率。

由于基座通过具有一定长度的连接件相互连接，使得两个连杆之间的距离能够与应变传感器的固定孔之间的距离相同，因此安装时不会产生安装位置偏差。进一步，连接件为弱连接件，因此不会因基座之间的连接设计引入新的测量误差。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的桥梁监测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置的仰视结构示意图；

图4是本实用新型实施例一的固定组件的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一的上连杆与下连杆之间的连接结构的放大示意图；

图6是本实用新型实施例二的上连杆与下连杆之间的连接结构的放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本实用新型的具体实施方式。

<实施例一>

图1是本实用新型实施例一的桥梁监测装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例的桥梁监测装置100用于对作为待测结构的桥梁1进行检测，包括应变传感器5以及自锁定内倾式应变传感器快速安装装置10。

其中，应变传感器5呈长方体形状，其长度方向的两个端部上各设有一个贯通的固定孔；自锁定内倾式应变传感器快速安装装置10 用于将该应变传感器5固定至桥梁1上。

图2是本实用新型实施例一的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置的结构示意图，图3是本实用新型实施例一的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置的仰视结构示意图。

如图2及图3所示，自锁定内倾式应变传感器快速安装装置10 具有两个固定组件11以及三个连接件4。

图4是本实用新型实施例一的固定组件的结构示意图。

如图2-图4所示，固定组件11包括基座3以及连杆2。

基座3为金属基座，由钢材、铸铁、铝合金等金属材料制作而成。其上表面为平坦表面，该平坦表面上设有涂布粘胶层的固定区域，粘胶层上还设有离型层。使用时，将离型层揭去，即可通过粘胶层将基座3粘贴在桥梁1的预定安装位置上。

连接件4为弱连接件，即，由塑料、橡胶等刚度较小的材料制成的杆状件。三个连接件4相互平行设置，其两端分别固定在基座3上，使得两个固定组件11的基座3上的连杆2能够保持一定距离，该距离与应变传感器5的两个固定孔之间的距离相同。

连杆2的长度延伸方向与竖直方向形成内倾角α，两根连杆2沿水平方向相向倾斜，呈内倾式，两根连杆2远离基座3的一端之间的距离略小于应变传感器5的两个固定孔之间的距离，从而使得应变传感器5安装完成后在水平方向受到连杆2的张拉力，即应变传感器5处于预张拉状态。在本实施例中，内倾角α的角度为5°。

应变传感器5的预张拉应变ε计算公式为：

ε＝2×ε'＝d×tanα

其中，L为应变传感器5两个固定孔之间的距离，Δl为应变传感器5预张拉的长度，d为应变传感器5的厚度，ε'为应变传感器5的单侧预张拉应变。

连杆2由上连杆2.1和下连杆2.2构成，上连杆2.1固定在基座3 的下表面上且与基座3一体形成，其长度与应变传感器5的厚度相对应。

下连杆2.2的上端部与上连杆2.1的下端部通过转轴转动连接，即，上连杆2.1和下连杆2.2上均具有贯穿孔，转轴同时穿过两个贯穿孔；同时，转轴两端分别具有位于上连杆2.1和下连杆2.2外侧的凸缘部(图中未示出)，由此，上连杆2.1和下连杆2.2之间通过转轴转动连接的同时还被该转轴固定在一起。

图5是本实用新型实施例一的上连杆与下连杆之间的连接结构的放大示意图。

如图5所示，上连杆2.1的下端部在转轴位置处设有圆形的凹陷部2.1.1，该凹陷部2.1.1内侧上设有多个沿圆周方向均匀分布的弧形凹槽2.1.2(图中仅示出一部分)。

下连杆2.2的上端部设有呈椭圆形的突起部2.2.1，该突起部2.2.1 嵌在凹陷部2.1.1内。突起部2.2.1的长度与凹陷部2.1.1的直径相对应，并且突起部2.2.1的两端部分形状与凹槽2.1.2相对应，在静止状态时，突起部2.2.1的两端就分别嵌入在位于凹陷部2.1.1的同一条直径上的两个凹槽2.1.2内。由此，当下连杆2.2相对于上连杆2.1旋转时，突起部2.2.1从原先的两个凹槽2.1.2中脱离，并在旋转结束后嵌入另外两个位于同一直径上的凹槽2.1.2。

通过上述上连杆2.1和下连杆2.2之间的连接结构，下连杆2.2 能够在相对于上连杆2.1转动后角度被固定，从而实现锁定功能。另外，下连杆2.2的锁定档位(即能够被锁定的位置)与凹槽2.1.2的位置相对应，相应地，两个锁定档位之间的夹角也就与相邻两个凹槽 2.1.2的中心点在凹陷部2.1.1圆周方向上的夹角β相对应。本实施例中，夹角β为15°。

以下结合附图说明本实施例的桥梁监测装置100的固定安装方法。

首先，将基座3上的离型层揭去，然后在连接件4保持平直的情况下将两个基座3分别粘贴在桥梁1上。

然后，将应变传感器5的两个固定孔分别穿过连杆2，由于上连杆2.1的长度与应变传感器5的厚度相对应，因此此时应变传感器5 的下侧表面与下连杆2.2的上端部相齐平。另外，由于连杆2呈内倾式，两根连杆2远离基座3的一端之间的距离略小于应变传感器5的两个固定孔之间的距离，因此在应变传感器5的下侧表面与下连杆 2.2的上端部相齐平时，两根连杆2分别对应变传感器5形成沿水平方向的张拉力，从而使得应变传感器5处于预张拉状态。

最后，转动下连杆2.2，在转至水平方向时下连杆2.2能够恰好卡住应变传感器5的下侧表面，此时下连杆2.2也因凹槽2.1.2和突起部2.2.1而被锁定，应变传感器5就通过自锁定内倾式应变传感器快速安装装置10被固定在了桥梁1上。

实施例的作用和效果

根据本实施例提供的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置及桥梁监测装置，由于基座之间采用连接件进行连接，并且基座上设有能够相对转动的上连接杆和下连接杆，因此无需其他额外零件就可将应变传感器安装在待测结构上，不仅操作简单，还能避免零件丢失而造成的不能使用的弊端。

实施例中，由于上连杆和下连杆之间的连接结构能够实现锁定，因此应变传感器的固定稳定，不容易掉落或松脱。同时，安装时只需要转动下连杆就能够完成传感器固定操作，拆卸时转动下连杆即可进行拔出传感器操作，因此本实施例的自锁定内倾式应变传感器快速安装装置的拆装操作均容易完成，应变传感器的更换也容易实现。

<实施例二>

在本实施例二中，对于与实施例一相同的结构，给与相同的符号并省略相同的说明。

本实施例二与实施例一的结构区别在于上连杆2.1和下连杆2.2 之间的连接结构。

图6是本实用新型实施例二的上连杆与下连杆之间的连接结构的放大示意图。

如图6所示，本实施例的上连杆2.1和下连杆2.2也通过转轴实现转动连接，同时上连杆2.1在转轴位置处也设有凹陷部2.1.1。

与实施例一不同的是，下连杆2.2上设置的突起部2.2.2为与凹陷部2.1.1相对应的圆形突起，凹陷部2.1.1的内侧壁上设有均匀分布的多个第一棘齿2.1.3(图中仅示出一个第一棘齿2.1.3)，突起部2.2.2 的外侧表面上设有均匀分布的多个第二棘齿2.2.3。第一棘齿2.1.3和第二棘齿2.2.3均为倾斜棘齿(即单个棘齿的一边沿突起部直径方向延伸，另一边为圆弧形状)，并且二者的倾斜方向相反(即二者的圆弧形状边相对)。第一棘齿2.1.3与第二棘齿2.2.3相互配合，使得下连杆2.2只能够沿一个方向转动，并且由于棘齿之间的卡合作用而无法沿相反方向转动。

本实施例的这种连接结构使得下连杆2.2在锁定后无法被解锁，与实施例一相比，下连杆2.2更难松动，因此固定作用更强，应变传感器5更不容易松脱。但是，由于不能转动解锁，拆下应变传感器5 时需要破坏连杆2，因此拆卸较困难，适用于安装后基本不需要拆卸的场合。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

例如，实施例中，凹陷部均设置在上连杆上，突起部均设置在下连杆上，但在本实用新型中，该设置关系也可以反过来，即，凹陷部设置在下连杆上，突起部设置在上连杆上。

实施例中，连接件为固定长度的连接杆，但在本实用新型中，连接件还可以是设有标距刻度的可调节连接杆，该可调节连接杆用于调节两个基座间的间距，从而适应不同规格尺寸的应变传感器的安装需求，保障了应变传感器安装的相对位置的较小误差，同时又不会影响待测结构的测量精度。

实施例中，连接件为三根相互平行的连接杆的形式，但在本实用新型中，连接杆的数量也可以是其他数量，连接件还可以采用薄的连接片的形式。

实施例中，基座的固定区域上设有粘胶层和离型层，便于在没有粘胶时进行固定。但在本实用新型中，固定区域也可以不设置粘胶层和离型层，安装时另外用粘合剂进行粘贴即可。

实施例中，凹陷部内侧均设置了凹槽。但在本实用新型中，也可以在凹陷部内侧圆周的一部分上设置凹槽，例如在45°圆周范围内按照相邻凹槽角度为5°均布凹槽，或者按照相邻凹槽角度为9°均布凹槽等。这些方式也能够实现自锁功能，并且档位数量合理、档位之间角度合适。

设计图

自锁定内倾式应变传感器快速安装装置及桥梁监测装置论文和设计

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主设计要求

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