一种振弦式传感器的安装工具及安装方法

摘要

本发明提供了一种振弦式传感器的安装工具及安装方法。该安装工具包括：垫块夹和两个垫块；垫块的底部的两侧分别设置有突出部，中部设置有供振弦式传感器穿过的通孔；垫块夹包括调节组件和两个夹具；两个夹具的中部均设置有夹持部，两个夹具的顶部均设置有夹子，夹持部包括用于夹持在垫块两侧的两片夹片，夹片的末端均设置有连接件；两个夹具通过连接件滑动连接；调节组件包括调节器和两块固定板；固定板的两端分别固定在夹具的两片夹片上；调节器的两端固定在两块固定板上；调节器上设置有用于伸长或缩短调节器长度的微调旋钮。应用本发明可以节省安装振弦式传感器的时间，降低作业风险，提高对振弦式传感器的调整速度和精度。

权利要求

1.一种振弦式传感器的安装工具，其特征在于，该安装工具包括：垫块夹和两个垫块；

所述垫块的底部的两侧分别设置有突出部；所述垫块的中部设置有供振弦式传感器穿过的通孔；

所述垫块夹包括调节组件和两个夹具；

所述两个夹具的中部均设置有用于夹持垫块的夹持部，所述两个夹具的顶部均设置有与所述夹持部的顶部连接并用于夹紧或放松所述夹持部的夹子，所述夹持部包括用于夹持在垫块两侧的两片夹片，所述夹片的末端均设置有连接件；所述两个夹具通过所述连接件滑动连接；

所述调节组件包括调节器和两块固定板；所述固定板的两端分别固定在所述夹具的两片夹片上；所述调节器的两端固定在所述两块固定板上；

所述调节器上设置有用于伸长或缩短所述调节器长度的微调旋钮。

2.根据权利要求1所述的安装工具，其特征在于：所述垫块夹的夹具顶部的夹子上设置有弹簧。

3.根据权利要求1所述的安装工具，其特征在于，所述调节器包括：本体和微调旋钮；

所述本体的中部开设有驱动槽；

所述驱动槽的两侧设置有锯齿；所述驱动槽的中部设置有内部槽；所述锯齿的两端分别与两块固定板连接；两侧的锯齿与所述内部槽分别通过连接夹具滑动连接；

所述微调旋钮包括：调节钮、第一齿轮和第二齿轮；

所述调节钮、第一齿轮和第二齿轮的底部固定在所述内部槽上；

所述调节钮的外侧与所述第一齿轮的外侧啮合；所述第一齿轮的外侧与第二齿轮的外侧啮合；所述第一齿轮的外侧与所述驱动槽的一侧的锯齿啮合；所述第二齿轮的外侧与所述驱动槽的另一侧的锯齿啮合。

4.根据权利要求3所述的安装工具，其特征在于，所述微调旋钮中还进一步包括：齿轮锁定件；

所述齿轮锁定件的底部固定在所述内部槽上，所述齿轮锁定件设置在所述调节钮和第一齿轮之间，用于当所述齿轮锁定件被按下时，卡入所述调节钮和第一齿轮之间，锁定所述调节钮和第一齿轮的相对转动，且当所述齿轮锁定件被提起时，从所述调节钮和第一齿轮之间退出。

5.根据权利要求1所述的安装工具，其特征在于：所述垫块的突出部上还设置有凹槽；

所述夹具的夹持部嵌入在所述垫块的突出部上的凹槽中。

6.根据权利要求1或5所述的安装工具，其特征在于：所述垫块的突出部的长度为4毫米。

7.根据权利要求1所述的安装工具，其特征在于：所述垫块上还设置有至少一个螺孔。

8.一种使用如权利要求1～7中任一项所述的安装工具来安装振弦式传感器的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将振弦式传感器安装在所述安装工具的两个垫块上；

使用所述安装工具的垫块夹的两个夹具分别夹住两个垫块；

转动所述安装工具上的微调旋钮，调整调节器的长度，并读取振弦式传感器的读数，使得振弦式传感器的读数位于量程中位数附近；

将所述安装工具安装在待测的钢结构表面；

松开所述安装工具上的垫块夹上的夹具，将垫块夹从两个垫块上拆下来。

说明书

一种振弦式传感器的安装工具及安装方法

技术领域

[0001] 本申请涉及应力应变测试技术领域，尤其涉及一种振弦式传感器的安装工具及安装方法。

背景技术

[0002] 应力应变测试是工程结构或结构构件在试验、施工、监测过程中进行测试的常用方法，是评价结构或构件安全的重要手段。进行应力应变测试的位置可以是结构或构件的表面以及内部。在现有技术中，应力应变测试最主要的方式是通过安装传感器来进行测量。而振弦式应变传感器以结构简单、工作可靠、耐久性好的特点，已经成为常用的应变测试传感器。

[0003] 振弦式应变传感器包括外筒、振弦、电磁线圈等3个组成部分，通过设置在振弦式应变传感器两端的固定的垫块与待测结构的表面连接。当待测结构的表面或内部应变发生变化时，该变化将通过上述垫块传递到振弦式应变传感器，使振弦式应变传感器的长度发生微小变化；相应地，振弦式应变传感器内部的振弦长度也将随之发生相应变化，导致振弦的自振频率发生改变。在测试人员进行信号采集时，可以使用电磁线圈发起激励，测量得到振弦式应变传感器内的振弦的振动频率，并将测量得到的振动频率与该振弦的初始振动频率进行比较，即可通过计算得到待测结构的表面或内部的应变值。另外，为了补偿温度改变而导致振弦的自振频率与长度的变化，一般地，还会将温度传感器设置在电磁线圈处以采集环境温度。

[0004] 在钢结构的表面应力应变测试中，上述的垫块一般采用焊接的方式固定于待测的钢结构的表面。由于焊接时产生的高温可能会破坏振弦式应变传感器，因此在焊接上述垫块时，一般不会预先将振弦式应变传感器安装于垫块中。但是，由于固定上述振弦式应变传感器的2个垫块时需要确定互相的位置，满足同心和一定的距离要求，因此一般是将与上述振弦式应变传感器同等大小的钢制模具安装于垫块之中，然后再将垫块焊接于待测钢结构的表面；当垫块焊接完毕后，再将上述模具拆下，然后再将振弦式应变传感器安装在已焊接好的两个垫块上。

[0005] 也就是说，在待测钢结构表面安装振弦式传感器的现有方法一般包括如下的4个步骤：

[0006] 步骤1：将传感器模具安装于2个垫块之中；

[0007] 步骤2：将垫块焊接于待测钢结构表面；

[0008] 步骤3：拆下上述的传感器模具；

[0009] 步骤4：将振弦式应变传感器安装在已焊接好的两个垫块上。

[0010] 此外，在安装完上述传感器且传感器数据可测时，一般还需要对传感器进行一些调节，目的是使传感器的初始读数位于其量程的中间，使得传感器无论在受压或受拉时都能保证其有足够的量程。

[0011] 在调整振弦式应变传感器时，须先松开其一侧的固定垫块的螺丝，用读数仪测数，人工拉长或缩短传感器，在传感器的测值达到量程的中位数时停止调整，并将振弦式应变传感器重新固定在垫块上。

[0012] 因此，在安装完传感器之后，调整传感器还需要如下的2个步骤：

[0013] 步骤5：调整传感器读数；

[0014] 步骤6：固定传感器。

[0015] 并且，由于人工调整传感器全凭工人经验与手感，不仅在调节过程需要多次反复调整，耗费时间，而且最终调节的精度有限。

[0016] 在工程结构实际测试或监测的安装过程中，待测结构的表面往往位于高空或其它的测试人员较难到达的区域，因此安装传感器的操作具有一些危险性(例如，可能需要高空作业等)。然而，完整地执行上述安装传感器与调节传感器的过程至少需要上述的6个步骤，因此不仅耗时耗力，而且也增大了安装人员的工作风险。

发明内容

[0017] 有鉴于此，本发明提供了一种振弦式传感器的安装工具及安装方法，从而可以节省安装振弦式传感器的时间，降低作业风险，并可提高对振弦式传感器的调整速度和精度。

[0018] 本发明的技术方案具体是这样实现的：

[0019] 一种振弦式传感器的安装工具，该安装工具包括：垫块夹和两个垫块；

[0020] 所述垫块的底部的两侧分别设置有突出部；所述垫块的中部设置有供振弦式传感器穿过的通孔；

[0021] 所述垫块夹包括调节组件和两个夹具；

[0022] 所述两个夹具的中部均设置有用于夹持垫块的夹持部，所述两个夹具的顶部均设置有与所述夹持部的顶部连接并用于夹紧或放松所述夹持部的夹子，所述夹持部包括用于夹持在垫块两侧的两片夹片，所述夹片的末端均设置有连接件；所述两个夹具通过所述连接件滑动连接；

[0023] 所述调节组件包括调节器和两块固定板；所述固定板的两端分别固定在所述夹具的两片夹片上；所述调节器的两端固定在所述两块固定板上；

[0024] 所述调节器上设置有用于伸长或缩短所述调节器长度的微调旋钮。

[0025] 较佳的，所述垫块夹的夹具顶部的夹子上设置有弹簧。

[0026] 较佳的，所述调节器包括：本体和微调旋钮；

[0027] 所述本体的中部开设有驱动槽；

[0028] 所述驱动槽的两侧设置有锯齿；所述驱动槽的中部设置有内部槽；所述锯齿的两端分别与两块固定板连接；两侧的锯齿与所述内部槽分别通过连接夹具滑动连接；

[0029] 所述微调旋钮包括：调节钮、第一齿轮和第二齿轮；

[0030] 所述调节钮、第一齿轮和第二齿轮的底部固定在所述内部槽上；

[0031] 所述调节钮的外侧与所述第一齿轮的外侧啮合；所述第一齿轮的外侧与第二齿轮的外侧啮合；所述第一齿轮的外侧与所述驱动槽的一侧的锯齿啮合；所述第二齿轮的外侧与所述驱动槽的另一侧的锯齿啮合。

[0032] 较佳的，所述微调旋钮中还进一步包括：齿轮锁定件；

[0033] 所述齿轮锁定件的底部固定在所述内部槽上，所述齿轮锁定件设置在所述调节钮和第一齿轮之间，用于当所述齿轮锁定件被按下时，卡入所述调节钮和第一齿轮之间，锁定所述调节钮和第一齿轮的相对转动，且当所述齿轮锁定件被提起时，从所述调节钮和第一齿轮之间退出。

[0034] 较佳的，所述垫块的突出部上还设置有凹槽；

[0035] 所述夹具的夹持部嵌入在所述垫块的突出部上的凹槽中。

[0036] 较佳的，所述垫块的突出部的长度为4毫米。

[0037] 较佳的，所述垫块上还设置有至少一个螺孔。

[0038] 本发明还提供了一种使用上述的安装工具来安装振弦式传感器的方法，该方法包括如下步骤：

[0039] 将振弦式传感器安装在所述安装工具的两个垫块上；

[0040] 使用所述安装工具的垫块夹的两个夹具分别夹住两个垫块；

[0041] 转动所述安装工具上的微调旋钮，调整调节器的长度，并读取振弦式传感器的读数，使得振弦式传感器的读数位于量程中位数附近；

[0042] 将所述安装工具安装在待测的钢结构表面；

[0043] 松开所述安装工具上的垫块夹上的夹具，将垫块夹从两个垫块上拆下来。

[0044] 如上可见，在本发明中的振弦式传感器的安装工具及安装方法中，由于在垫块的底部的两侧设置了突出部，因此可使得在对垫块进行焊接时，使得焊点可以远离振弦式传感器的端头，从而可以防止焊接热量烧坏振弦式传感器；而且，由于在将安装工具的垫块夹从两个垫块上拆下来之前，即可对振弦式传感器进行调整，使得振弦式传感器的读数位于量程中位数附近，然后再将振弦式传感器安装在待测的钢结构表面，因此对该振弦式传感器的调整操作可以在将该振弦式传感器安装在待测的钢结构表面之前完成，所以在安装完振弦式传感器之后，无需再对该振弦式传感器进行调整，而只需将垫块固定在待测的钢结构表面，并拆除该安装工具的垫块夹，从而可以大大节省安装振弦式传感器的时间，降低作业风险。此外，由于本发明中的安装工具可以通过微调旋钮来对振弦式传感器进行微调，从而也可以大大提高对振弦式传感器的调整速度和精度。

附图说明

[0045] 图1为本发明实施例中的振弦式传感器的安装工具的立体示意图。

[0046] 图2为本发明实施例中的振弦式传感器的安装工具的俯视图。

[0047] 图3为本发明实施例中的去掉垫块后的振弦式传感器的安装工具的立体示意图。

[0048] 图4为本发明实施例中的安装有振弦式传感器的安装工具的立体示意图。

[0049] 图5为本发明实施例中的振弦式传感器与垫块的安装示意图。

[0050] 图6为本发明实施例中的调节器的结构示意图。

[0051] 图7为本发明实施例中的调节器的部分放大图。

[0052] 图8为本发明实施例中的垫块的结构示意图。

具体实施方式

[0053] 为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

[0054] 图1为本发明实施例中的振弦式传感器的安装工具的立体示意图，图2为本发明实施例中的振弦式传感器的安装工具的俯视图，图3为本发明实施例中的去掉垫块后的振弦式传感器的安装工具的立体示意图，图4为本发明实施例中的安装有振弦式传感器的安装工具的立体示意图，图5为本发明实施例中的振弦式传感器与垫块的安装示意图。

[0055] 如图1～图5所示，本发明实施例中的振弦式传感器的安装工具包括：垫块夹11和两个垫块12；

[0056] 所述垫块12的底部的两侧分别设置有突出部121；所述垫块12的中部设置有供振弦式传感器10穿过的通孔122；

[0057] 所述垫块夹11包括调节组件21和两个夹具22；

[0058] 所述两个夹具22的中部均设置有用于夹持垫块的夹持部222，所述两个夹具22的顶部均设置有与所述夹持部222的顶部连接并用于夹紧或放松所述夹持部222的夹子221，所述夹持部222包括用于夹持在垫块12两侧的两片夹片223，所述夹片223的末端均设置有连接件224；所述两个夹具22通过所述连接件224滑动连接；

[0059] 所述调节组件21包括调节器31和两块固定板32；所述固定板32的两端分别固定在所述夹具22的两片夹片223上；所述调节器31的两端固定在所述两块固定板32上；

[0060] 所述调节器31上设置有用于伸长或缩短所述调节器长度的微调旋钮41。

[0061] 另外，在本发明的技术方案中，当需要使用上述的安装工具在待测的钢结构表面上安装振弦式传感器时，可以通过如下的步骤来安装振弦式传感器：

[0062] 步骤101，将振弦式传感器安装在上述安装工具的两个垫块上。

[0063] 例如，较佳的，在本发明的具体实施例中，可以先将振弦式传感器的两端分别插入上述安装工具的两个垫块上的通孔中，然后再通过螺栓、螺钉等固定件将该振弦式传感器固定在上述安装工具的两个垫块上。

[0064] 步骤102，使用上述安装工具的垫块夹的两个夹具分别夹住两个垫块。

[0065] 步骤103，转动安装工具上的微调旋钮，调整调节器的长度，并读取振弦式传感器的读数，使得振弦式传感器的读数位于量程中位数附近。

[0066] 在本发明的技术方案中，可以通过转动调节组件中的调节器上的微调旋钮来调整调节器的长度。由于调节器的两端固定在所述两块固定板上，而固定板则固定在夹具的两片夹片上，而两个夹具是通过连接件滑动连接的，且振弦式传感器的两端固定在安装工具的两个垫块上；因此，调节器的伸长或缩短也将带动着整个安装工具和振弦式传感器伸长或缩短，从而可以通过安装工具上的微调旋钮，来调整振弦式传感器的长度，并读取振弦式传感器的读数，使得振弦式传感器的读数位于量程中位数附近。

[0067] 另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，在调整好振弦式传感器之后，还可以拔出微调旋钮，使得振弦式传感器的长度固定不变。

[0068] 步骤104，将安装工具安装在待测的钢结构表面。

[0069] 在本发明的技术方案中，在调整好振弦式传感器之后，即可将整个安装工具(振弦式传感器已经安装在安装工具的垫块上)安装在待测的钢结构表面。例如，可以通过焊接等方式将安装工具中的两个垫块固定在待测的钢结构表面。

[0070] 步骤105，松开安装工具上的垫块夹上的夹具，将垫块夹从两个垫块上拆下来。

[0071] 在本步骤中，可以松开安装工具上的垫块夹上的夹具，将夹具从两个垫块上拆下来，从而完成了振弦式传感器的安装，此时，振弦式传感器通过上述的两个垫块固定在待测的钢结构表面，并且其读数也位于量程中位数附近。

[0072] 在上述的安装工具中，由于在垫块的底部的两侧设置了突出部，因此可使得在对垫块进行焊接时，焊点可以远离振弦式传感器的端头，防止焊接热量烧坏振弦式传感器；而且，由于在将安装工具的垫块夹从两个垫块上拆下来之前，即可对振弦式传感器进行调整，使得振弦式传感器的读数位于量程中位数附近，然后再将振弦式传感器安装在待测的钢结构表面，因此对该振弦式传感器的调整操作可以在将该振弦式传感器安装在待测的钢结构表面之前完成(例如，可以在地面完成)，所以在在安装完振弦式传感器之后，无需再对该振弦式传感器进行调整，而只需将垫块固定在待测的钢结构表面，并拆除该安装工具的垫块夹，从而可以大大节省安装振弦式传感器的时间(例如，可以大大节省高空作业的时间)，降低作业风险。此外，由于本发明中的安装工具可以通过微调旋钮来对振弦式传感器进行微调，从而也可以大大提高对振弦式传感器的调整速度和精度。

[0073] 另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，如图8所示，所述垫块12的突出部121上还设置有凹槽124；所述夹具22的夹持部222嵌入在所述垫块12的突出部121上的凹槽124中。因此，通过上述突出部上的凹槽，可以更好地对所述夹具的夹持部形成支撑和保护。

[0074] 另外，在本发明的技术方案中，可以根据实际情况的需要，预先设置所述垫块的突出部的长度。

[0075] 例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述垫块的突出部的长度可以是4毫米(mm)，也可以是其它的预先设置的数值或数值范围。

[0076] 此外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述垫块12上还设置有至少一个螺孔123；使用螺栓穿过所述垫块上的螺孔123将所述振弦式传感器的一端固定在所述垫块12上。

[0077] 此外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述垫块夹11的夹具22顶部的夹子221上设置有弹簧51。因此，当操作人员捏紧夹子时，夹子张开，并带动夹持部的两片夹片也随之张开；当操作人员将夹持部的两片夹片放置在垫块的两侧时，操作人员松开夹子，夹子在弹簧的弹力作用下闭合，带动夹持部的两片夹片也随之闭合，从而使得夹持部的两片夹片牢牢地夹持在垫块的两侧。

[0078] 另外，在本发明的技术方案中，可以使用多种方式来实现上述的调节器。以下将以其中的一种具体实现方式为例，对本发明的技术方案进行详细的介绍。

[0079] 例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，如图6、图7所示，所述调节器31包括：本体42和微调旋钮41；

[0080] 所述本体42的中部开设有驱动槽420；所述驱动槽420的两侧设置有锯齿421；所述驱动槽420的中部设置有内部槽422；所述锯齿421的两端分别与两块固定板32连接；两侧的锯齿421与所述内部槽422分别通过连接夹具(图中未示出)滑动连接；

[0081] 所述微调旋钮41包括：调节钮411、第一齿轮412和第二齿轮413；

[0082] 所述调节钮411、第一齿轮412和第二齿轮413的底部固定在所述内部槽422上；

[0083] 所述调节钮411的外侧与所述第一齿轮412的外侧啮合；所述第一齿轮412的外侧与第二齿轮413的外侧啮合；所述第一齿轮412的外侧与所述驱动槽420的一侧的锯齿啮合；所述第二齿轮413的外侧与所述驱动槽420的另一侧的锯齿啮合。

[0084] 根据上述结构可知，通过旋转上述调节器中的调节钮，使得所述第一齿轮与第二齿轮反向转动，因而带动驱动槽上的锯齿向同一个方向移动，进而带动与锯齿连接的固定板发生移动，从而使得调节器的长度发生改变，即伸长或缩短该调节器，并进而可以调整振弦式传感器的长度。

[0085] 另外，较佳的，在本发明的具体实施例中，上述微调旋钮41中还可以进一步包括：齿轮锁定件414；

[0086] 所述齿轮锁定件414的底部固定在所述内部槽422上，所述齿轮锁定件414设置在所述调节钮411和第一齿轮412之间，用于当所述齿轮锁定件414被按下时，卡入所述调节钮411和第一齿轮412之间，锁定所述调节钮411和第一齿轮412的相对转动，且当所述齿轮锁定件414被提起时，从所述调节钮411和第一齿轮412之间退出。

[0087] 因此可知，通过按下上述的齿轮锁定件414，即可锁定所述调节钮411和第一齿轮412之间的相对转动，从而锁定整个齿轮组。

[0088] 当然，在本发明的技术方案中，也可以使用其它的锁定方式来锁定上述调节钮411、第一齿轮412和第二齿轮413之间的转动，本发明对此不做限制。

[0089] 综上所述，在本发明的技术方案中，由于在垫块的底部的两侧设置了突出部，因此可使得在对垫块进行焊接时，使得焊点可以远离振弦式传感器的端头，从而可以防止焊接热量烧坏振弦式传感器；而且，由于在将安装工具的垫块夹从两个垫块上拆下来之前，即可对振弦式传感器进行调整，使得振弦式传感器的读数位于量程中位数附近，然后再将振弦式传感器安装在待测的钢结构表面，因此对该振弦式传感器的调整操作可以在将该振弦式传感器安装在待测的钢结构表面之前完成，所以在安装完振弦式传感器之后，无需再对该振弦式传感器进行调整，而只需将垫块固定在待测的钢结构表面，并拆除该安装工具的垫块夹，因此，可以在高空或人员接触不便的位置安装振弦式传感器时，有效地简化操作过程，免去现有技术中的更换模具来焊接的步骤，安装之后即可直接可焊，而且安装之后也不用再调节传感器，从而可以大大节省安装振弦式传感器的时间，降低高空操作的复杂性与作业风险。此外，由于本发明中的安装工具可以通过微调旋钮来对振弦式传感器进行微调，从而也可以大大提高对振弦式传感器的调整速度和精度。

[0090] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。