2011年第6期
仅表技术与传赢器 InstrumentTechniqueandSensor
液压测力传感器研制与性能试验研究
杨庆'，邓年春，张川2
（1.柳州欧维姆机械股份有限公司，广西柳州545005；2.广西工学院土木建筑工程系，广西柳州545006）
2011 No.6
摘要：利用液体传递压强的原理构建液压测力传感器，它主要由储液缸、承截液体、变送器和荷载分数板4个部分组成。储液红内的液体将承受的荷载转换成液体压强，变送器测量出液体压强，并直接转换成力值显示。文中对液压测力传感器的结构设计和制作工艺进行了摘述，在此基础上对它的力值传感、温度影响、鼓劳性能和长效静态性能等进行了试验研究。研究结聚表明：液压测力传感器的传感性能良好，受温度影响小，减劳试验前后能满足测量要求，并适用于预应力锚案索力长期测量。
关键词：预应力锚索；张力测量；液压测力传感器；传感性能
中图分类号：U446
文献标识码：A
文章编号：10021841(2011)06000602
Development and Performance Test of Hydraulic Load Cell
YANG Qing",DENG Nian-chun',ZHANG Chuan
(1.Liuzhou OVM Machinery Co. Ltd.,Liuzhou 545005,China;2. Civil and Architectural Engineering Department,Guangxi University of Technology,Liuzhou 545006,China)
Abstract : The hydraulic load cell was built with the principle of the liquid delivery pressure, It was mainly made of the liquid storage cylinder,bearing liquid,the transmitter and the load spread sheet, The load will be converted into liquid pressure by oil in storage tank ,which is measured by liquid pressure transmitter,shown as force values. This paper described the structure design and manufacturing process of the hydraulic load cell, It researched the performances of force sensing, temperature effect, fatigue and long-term static durability. The results show that the hydraulie load cell has a good sensor performance and can sustain temperature
and fatigue test. It is applied to long-term cable force measurements of prestressed anchor cable. Key words: prestressed anchor cable;tensile measurement; hydraulic load cell;sensor performance
0引言
锚索结构施工过程中需需要测力传感器进行施工监控。安装于错具媒母下的测力传感器，经常被采用，其主要类型有电阻应变式测力传感器和振弦式测力传感器。它们的结构原理都是在弹性体上安装敏感元件，利用弹性元件的变形测量出受压荷载。该类传感器的弹性体一般都比较高，为了能够保证足够的准确度，高度一般为直径的1.5倍。传感器具有较高的高度，一方面需要较大幅度增加错索长度，易造成结构受力不利的影响，另一方面容易引起偏载，造成较大的测量误差。应变式测力传感器一般采用粘结胶使应变片与弹性体同步变形。由于胶自身存在蜗变和易受溯的原因，该类测力传感器不适用于长期测量。振弦式测力传感器，每测量一次的时间达3s，属于静态测量，不能实现动态测量。该方法同样也会存在因偏赖造成测量不够准确的问题。近期，国外出现了一种新型液压测力传感器！，它由2块刚性板焊成一个整体的环形柔性薄膜盒一一储液缸，内部充填无气体的液体，形成真空，而盒的劳边则又是连接一个机械压力表或溅射薄膜压力变送器，盒的轴向刚度非常小，可忽略不计，因此利用每个测力传感器所提供的标定数据可很容易地将读数转换成所量测的荷载。文中主要
研制该类液压测力传感器，并对其传感性能进行试验研究。收稿日期：20100929收修改稿日期；20110310
1传感器的受力模拟与制作工艺 1.1液压测力传感器组成
传感器的传感器体由储减缸、承载液体、减压变送器和荷载分散板4个部分组成，见图1，为了保护液压变送器，一般装有变送器保护罩。内含承载液体的储液缸，用于承受结构荷载，并将荷载信号转换成藏体的压强。为了减少温度影响，液腔的体积尽可能小。变送器的作用是将带有简载信息的减压信号转化成电信号。荷载分散板的作用是将锚索锚具上螺母的受力均匀地传递给弹性体储液缸。储液缸的材料采用可焊性好、强度高、物理性能稳定以及具有良好的机械加工和热处理性能的Q345材料制造。承载液体，采用综合性能好的 DC200号硅油。变送器采用溅射薄膜液压变送器。
保护罩减压变送器承压板
鳍油缸
图1液压测力传感器结构图
传感体的受载数值模拟 1.2
螺堵
为了分析传感器的传感体在受荷情况下的整体和局部受力情况，并对结构进行优化。采用有限元软件ANSYS对其进行受荷模拟分析。储液缸采用8节点三维实体单元SOLID45 模拟，液体的压强用等效荷载模拟。加载工况采用从0力值到