专利名称：一种形状记忆合金大变形位移传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于土木工程结构位移检测技术领域，适用于土木工程领域中的大变 形和位移监测，特别涉及一种形状记忆合金大变形位移传感器。
背景技术：
随着建筑物跨度增大、高度增加以及结构形式日益复杂，结构的受力特点越来越 复杂，在设计中往往不能够全面充分的考虑所有不利因素，因此在使用过程中难以完全保 证结构的安全性。通过在结构变形敏感部位等特定部位安装位移传感装置对结构或结构构 件的变形和位移进行实时监测而及时发现结构安全隐患并进行相应的措施是提高结构安 全性的有效手段。目前，已开发的位移传感器因其构造较复杂或其基本原件本身的耐久性 较差，且造价较高等问题，并不适用于土木建筑结构长期、稳定且经济合理的变形和位移实 时监测。
发明内容针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种形状记忆 合金大变形位移传感器，其利用常温下为奥氏体状态的形状记忆合金材料(SMA)在大变形情 况下电阻变化率与应变之间体现出的良好线性对应关系，针对土木建筑结构在静力与动力荷 载作用下的变形和位移特点，对结构进行变形监测，从而实现结构变形和位移的实时监测。为了实现上述技术任务，本实用新型采用如下技术方案一种形状记忆合金大变形位移传感器，包括形状记忆合金传感元件，在形状记忆 合金传感元件两侧各设有一组信号输出端和电流输入端，形状记忆合金传感元件两端通过 紧固螺栓固定在连接螺栓上；所述的形状记忆合金传感元件两侧的信号输出端和电流输入 端均连接在导线上。本实用新型利用形状记忆合金材料(常温下为奥氏体状态)所体现出的良好的位 移传感性能，通过合理的构造手段制作成位移传感器并应用于结构，实现对结构或结构构 件的变形和位移实时监测的有效途径。同时充分考虑了结构受力变形的特点，在结构变形 实时监测领域有着良好的应用前景和发展前途。

图1为本实用新型的总体结构示意图。其中1.SMA传感元件，2.信号输出端，3.电流输入端，4.导线，5.紧固螺栓， 6.连接螺栓。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
具体实施方式
形状记忆合金(SMA)因具有形状记忆效应，超弹性特性和高阻尼特性等多种特殊
3力学性能而备受关注。此外，SMA还具有应变自感知特性，即SMA的电阻变化与所施加的 应力或应变存在一定的关系。利用SMA的应变自感知特性，设计的位移传感器。与传统传 感元件相比，SMA位移传感器具有良好的耐久性和耐腐蚀性，可以直接量测结构或构件的 位移或变形信息。本实用新型是利用常温下为奥氏体状态的形状记忆合金材料(SMA)在大变形情 况下电阻变化率与应变之间体现出的良好线性对应关系，针对土木建筑结构在静力与动力 荷载作用下的变形和位移特点，制作了形状记忆合金位移传感器。将该传感器合理安装于 结构中特定部位(如变形敏感部位)，对结构进行变形监测，从而实现结构变形和位移的实 时监测。此设计构造简单实用，性能可靠，为土木工程领域中结构的变形和位移实时监测提 供了一种有效方法，该位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响， 并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下，具有广阔的应用前途和商业前景。参见图1，本实用新型的形状记忆合金大变形位移传感器，包括形状记忆合金传感 元件1，在形状记忆合金传感元件1两侧各设有一组信号输出端2和电流输入端3，形状记 忆合金传感元件1两端通过紧固螺栓5固定在连接螺栓6上；所述的形状记忆合金传感元 件1两侧的信号输出端2和电流输入端3均连接在导线4上。本实用新型的形状记忆合金传感元件1可以是常温下为奥氏体状态的NiTi形状 记忆合金材料，在其超弹性变形过程中所体现出的金属电阻变化率与应变之间的线性对应 关系，针对土木建筑结构在静力与动力荷载作用下的变形和位移特点设计的一种形状记忆 合金位移传感器。本设计适用于土木建筑结构的变形和位移实时监测，将此装置合理地嵌 固于结构中特定部位可以起到实时掌握结构在使用过程中安全状况的作用。当结构受到静 /动荷载作用时产生的变形或位移将引起位移传感器的核心元件形状记忆合金丝电阻的变 化，利用其电阻变化率与应变之间的对应关系可推算出结构或构件的变形或位移。从而能 够做到实时掌握建筑结构在使用过程中的安全状况。在设计过程中本方案充分考虑了建筑结构在静力或动力作用下的变形特点首 先，结构物在荷载作用下产生的位移或变形为毫米级，因此形状记忆合金在大应变情况下 电阻变化率与应变之间体现出的良好线性对应关系能够更加准确的反映结构或构件的位 移和变形情况；其次，形状记忆合金位移传感器在往复变形过程中体现出的稳定的工作性 能很好地适用于因风或地震等动力荷载作用下结构或构件产生的往复变形和位移实时监 测；第三，由于要将该装置集成到建筑结构中，所以将形状记忆合金位移传感器两端制作成 螺栓连接。
权利要求一种形状记忆合金大变形位移传感器，包括形状记忆合金传感元件(1),其特征在于在形状记忆合金传感元件(1)两侧各设有一组信号输出端(2)和电流输入端(3)，形状记忆合金传感元件(1)两端通过紧固螺栓(5)固定在连接螺栓(6)上；所述的形状记忆合金传感元件(1)两侧的信号输出端(2)和电流输入端(3)均连接在导线(4)上。
专利摘要本实用新型公开了一种形状记忆合金大变形位移传感器，包括形状记忆合金传感元件,在形状记忆合金传感元件两侧各设有一组信号输出端和电流输入端，形状记忆合金传感元件两端通过紧固螺栓固定在连接螺栓上；所述的形状记忆合金传感元件两侧的信号输出端和电流输入端均连接在导线上。本实用新型利用形状记忆合金材料(常温下为奥氏体状态)所体现出的良好的位移传感性能，通过合理的构造手段制作成位移传感器并应用于土木建筑结构，实现对结构或结构构件的变形和位移实时监测的有效途径。同时充分考虑了结构受力变形的特点，在结构变形实时监测领域有着良好的应用前景和发展前途。
文档编号G01B7/16GK201724651SQ20102025683
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者代健波, 孟和, 王社良, 赵歆冬, 赵祥 申请人:西安建筑科技大学