本实用新型涉及传感器领域，尤其是涉及一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器。
背景技术：
环形测力弹性元件是一种广为应用的结构，它和柱式弹性元件一样，具有量程大、结构简单、加工成本较低等特点。但在弹性体上对其上下两端施加作用力时，其应力在弹性体的中间部位分布是不均匀的，然而根据力学中圣文南原则，又需要应力在弹性体的中间部位分布趋于均匀才便于敏感元件的测量，否则这种上下两端受力不均由造成其内应力不成线性关系的弹性体是不适合作为测力传感器的。当然，弹性体上下两端及其中间部位的应力分布情况还与其安装方位、标定压块位置有关。
并且，在许多工程应用中往往又需要较低高度的传感器测力，例如在边坡锚索力应用时，对于新装测点，不但加大锚头砼封端尺寸，还要求传感器加大承受弯曲的影响；对于已施工服役大量锚具测点，由于原锚索长度约为50mm，如欲加装锚力传感器，要求该传感器的总高度应低于此数值。因此，如何设计一款适用于测量上述锚索力的测力传感器以适应上述环境及要求显得尤为迫切。
技术实现要素：
本实用新型的目的是为了解决现有技术中的问题，提出一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，通过结构设计使其上下两端受力以及其内应力符合作为测力传感器要求，并且采用低尺寸的拼装式环式结构，符合已施工原锚索长上安装锚力传感器的要求，且便于现场安装，能对已有大量的锚索、锚具进行二次安装满足管理部门对于锚具应力实施监测的广泛需求。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，包括环形本体以及设于环形本体两端的锥形应力集中环，所述环形本体的高度不大于50mm，所述锥形应力集中环的高度设为所述环形本体的高度的1/10，所述环形本体的内孔直径与所述环形本体外圆柱直径之比为7：9，所述环形本体的端部面积与所述环形本体的端部受力面积之比为1：0.96。
进一步地，所述锥形应力集中环的上端设为弧形的转角，其弧形的转角的圆弧半径设为0.3mm。
进一步地，所述环形本体的外侧设有安装槽，所述安装槽由环设于该环形本体外侧的上槽壁和下槽壁组成。
进一步地，所述环形本体采用弹性材料制作而成。
进一步地，所述锥形应力集中环采用弹性材料制作而成。
进一步地，所述环形本体与所述锥形应力集中环采用一体成型制作而成。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，通过结构设计使其上下两端受力以及其内应力符合作为测力传感器要求，并且采用低尺寸的拼装式环式结构，符合已施工原锚索长上安装锚力传感器的要求，且便于现场安装，能对已有大量的锚索、锚具进行二次安装满足管理部门对于锚具应力实施监测的广泛需求。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但不应构成对本实用新型的限制。在附图中，
图1：本实用新型实施例中一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器的结构剖视图。
各部件名称及其标号
1、环形本体；2、锥形应力集中环；3、安装槽；4、上槽壁；5、下槽壁。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
请参照附图1所示，本实用新型的实施例公开一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，包括环形本体1以及设于环形本体1两端的锥形应力集中环2，所述环形本体1的高度h不大于50mm，所述锥形应力集中环2的高度h设为所述环形本体的高度h的1/10，即h/h＝1/10；所述环形本体1的内孔直径d0与所述环形本体1外圆柱直径dw之比为7:9，即d0:dw＝7:9；所述环形本体1的端部面积与所述环形本体1的端部受力面积之比为1：0.96。
实施时，所述环形本体的高度h不大于50mm是为了该传感器能装在长度约为50mm的原锚索上，在本实施例中，所述环形本体的高度h设计为15mm，对应的，所述锥形应力集中环的高度h设为1.5mm。
所述环形本体的内孔直径d0用于环形本体套装在原锚索上，因此环形本体的内孔直径d0应该设为与原锚索的直径尺寸相适配，在本实施例中，所述环形本体的内孔直d0径设为70mm，即该传感器适用于直径为70mm原锚索安装使用，此时，所述环形本体外圆柱直径dw设为90mm。
所述环形本体的端部面积与所述环形本体的端部受力面积之比为1：0.96，在本实施例中，其直接体现在测量尺寸的正确表达为：所述环形本体的端部的外圆柱直径dw为90mm，则所述锥形应力集中环所在的最大外圆弧直径df则为86.4mm。
可以理解的是，以上数据及比例为发明人通过实验及计算得出的最优比例，也正是本发明的关键所在。具体的，发明人据d0及量程与灵敏度按常规确定dw尺寸；在确定高度h后，利用fem有限元建模、分析不同df/dw平面条件下，弹性体高度中部应力应变数值并依敏感元件长度积分，获取平均工作应力与应变，最后得出不同量程时传感器线性，选择最佳值；其次计算增加应力集中影响，确定锥形应力集中环中心位置数值再按经典解析解中圆柱/平板应力集中模型计算r及h值。
进一步地，所述锥形应力集中环2的上端设为弧形的转角，其弧形的转角的圆弧半径r设为0.3mm。
进一步地，所述环形本体1的外侧设有安装槽3，所述安装槽3由环设于该环形本体外侧的上槽壁4和下槽壁5组成。
进一步地，所述环形本体1采用弹性材料制作而成。
进一步地，所述锥形应力集中环2采用弹性材料制作而成。
进一步地，所述环形本体1与所述锥形应力集中2环采用一体成型制作而成。
综上所述，本实用新型一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，通过结构设计使其上下两端受力以及其内应力符合作为测力传感器要求，并且采用低尺寸的拼装式环式结构，符合已施工原锚索长上安装锚力传感器的要求，且便于现场安装，能对已有大量的锚索、锚具进行二次安装满足管理部门对于锚具应力实施监测的广泛需求。
只要不违背本实用新型创造的思想，对本实用新型的各种不同实施例进行任意组合，均应当视为本实用新型公开的内容；在本实用新型的技术构思范围内，对技术方案进行多种简单的变型及不同实施例进行的不违背本实用新型创造的思想的任意组合，均应在本实用新型的保护范围之内。
1.一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，其特征在于，包括环形本体以及设于环形本体两端的锥形应力集中环，所述环形本体的高度不大于50mm，所述锥形应力集中环的高度设为所述环形本体的高度的1/10，所述环形本体的内孔直径与所述环形本体外圆柱直径之比为7：9，所述环形本体的端部面积与所述环形本体的端部受力面积之比为1：0.96。
2.根据权利要求1所述的一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，其特征在于，所述锥形应力集中环的上端设为弧形的转角，其弧形的转角的圆弧半径设为0.3mm。
3.根据权利要求1所述的一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，其特征在于，所述环形本体的外侧设有安装槽，所述安装槽由环设于该环形本体外侧的上槽壁和下槽壁组成。
4.根据权利要求1所述的一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，其特征在于，所述环形本体采用弹性材料制作而成。
5.根据权利要求4所述的一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，其特征在于，所述锥形应力集中环采用弹性材料制作而成。
6.根据权利要求1或5所述的一种低尺寸微功耗新型锚索力传感器，其特征在于，所述环形本体与所述锥形应力集中环采用一体成型制作而成。
技术总结