一種振弦式應變傳感器校準裝置的製作方法

2023-06-11 19:46:06 2

專利名稱：一種振弦式應變傳感器校準裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及計量校準設備，具體是涉及一種振弦式應變傳感器校準裝置。
背景技術：
在土木工程及結構領域中，結構件小微變形的測量常用位移計測量和電測應變技 術(電阻應變片測量)。 一般位移計測量其精度較低，不適合測量精度的場合；電測應變技 術雖有較高的測量精度，但使用不甚方便，特別在野外作業、無電源和環境差的條件下，其 使用和測量都受一定的影響，且作業人員需有一定的專業測試技能。 然而，在工程結構變形測試領域在中一種具有使用簡便，定穩性好，精度高，外界 環境適應性廣的振弦式應變傳感器日漸廣泛採用。振弦式應變傳感器用於小或微變形位 移量的測量，包括安裝塊，錐尖螺釘，保護管，鋼弦，熱敏電阻，電磁線圈，調節螺釘；傳感器 兩端的安裝塊粘固被測物上，被測物的變形(伸長或縮短)使傳感器的鋼弦長度發生變化 (鋼弦張力改變)；在鋼弦張力變化作用下，鋼弦振動使電磁線圈的電量改變。利用振弦原 理，通過測試傳感器內"鋼弦"振動的頻率達到測量傳感器的長度量變化目的。於是通過頻 率計測出鋼弦振動的頻率。 這種間接的測量方法需將頻率和長度物理量轉換、等同，即須量值的"校準"。
目前，振弦式應變傳感器校準方法是在受力狀態下測量傳感器長度(鋼弦長)的 變化AL和鋼弦振動頻率的變化量Af，確定其關係式AL二lL(Af)2，其中e二AL/ L(稱為應變)，A f為校準修正值。 現有校準儀一般用千分表作量具，量程1 3mm、解析度為1%。，其不足之處是測量 範圍小和測量解析度偏低。

發明內容
本發明的目的在於克服現有校準儀測量技術存在的問題，提供一種測量準確度高 和高精度測量範圍寬的振弦式應變傳感器校準裝置。
本發明的目的通過下述方案實現 —種振弦式應變傳感器校準裝置，包括旋節柄、支架、螺紋差動微調機構、千分表、 表座5、測杆、引伸計、測量顯示儀、定套環、鎖緊件、頻率計和振弦式應變傳感器；所述振弦 式應變傳感器兩端的安裝塊分別套上定套環，定套環通過鎖緊件安裝在支架上，旋節柄通 過螺紋差動微調機構與千分表連接，千分表設置在表座上，表座兩端分別與螺紋差動微調 機構和振弦式應變傳感器連接；測杆為兩根，分別固定在支架上下端，引伸計兩端分別與兩 測杆連接，引伸計與測量顯示儀連接，引伸計位于振弦式應變傳感器的一側；頻率計與振弦 式應變傳感器連接。 為進一步實現本發明目的，所述旋節柄設置在校準支架上端中部。 所述螺紋差動微調機構包括絲槓和螺母，在絲槓上設有兩種不同的螺紋，針對兩
種不同羅紋分別配置相應的螺母，其中，一個螺母為不動螺母，被固定在支架上；另一個螺母為活動螺母，安裝在與旋節柄連接的絲槓上。 所述引伸計為懸臂電阻應變式引伸計。 所述振弦式應變傳感器兩端粘固被測物上。 相對於現有技術，本發明具有如下優點和有益效果 (1)所述螺紋差動微調機構是利用差動螺旋傳動原理，實現旋轉微調移動的功能。
(2)所述懸臂電阻應變式引伸計用作量具，其測量範圍0 Almm(Al為所用引伸 計測量範圍最大值)，準確度為±(1+1/50) ym，解析度達10—6。實現寬範圍測量和測量準 確度的提高。 (3)所述2000標準負荷測量儀為測量顯示儀，其為超高解析度和準確度高的儀 表，由多段線性修整和超寬調節量程的性能。可滿足精度高、範圍寬和穩定好的測量要求。
(4)本裝置校準測量精度高、操作簡捷和仿真性強，適用於各類"等級"的計量校 準。


圖1是振弦式應變傳感器校準裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但本發明要求保護的範圍並不 局限性於實施例表示的範圍。 如圖1所示，振弦式應變傳感器校準裝置，包括旋節柄1、支架2、螺紋差動微調機 構3、千分表4、表座5、測杆6、引伸計7、測量顯示儀8、定套環9、鎖緊件10、頻率計11和振 弦式應變傳感器12。振弦式應變傳感器12兩端的安裝塊分別套上定套環9，定套環9通過 鎖緊件10安裝在支架2，旋節柄1設置在校準支架1上端中部，旋節柄1通過螺紋差動微調 機構3與千分表4連接，千分表4設置在表座5上，表座5兩端分別與螺紋差動微調機構3 和振弦式應變傳感器12連接，千分表4位于振弦式應變傳感器10的上端；測杆6為兩根， 分別固定在支架2上下端，引伸計7兩端分別與兩測杆6連接，引伸計7與測量顯示儀8連 接，引伸計7位于振弦式應變傳感器12的一側；頻率計11與振弦式應變傳感器10連接。
旋節柄1是旋動螺紋差動微調機構；支架2是校準裝置骨架體；螺紋差動微調機 構3包括絲槓和螺母，實現旋轉螺距差的軸向移動，採用螺紋差動微調機構實現旋轉微調 移動的功能，其絲槓螺母傳遞是在同一絲槓上設有兩種不同的螺紋，針對兩種不同羅紋分 別配置相應的螺母，其中，一個螺母為不動螺母，被固定在支架2上；另一個螺母為活動螺 母，安裝在與旋節柄l連接的絲槓上。當旋動絲槓時，活動螺母(即可移動部件)沿絲槓軸 向移動(移動量為螺距的差值)。千分表4(型號801-01，量程0 lmm，解析度0. OOlmm， 由哈爾濱量具刃具集團有限公司生產)為機械式位移量具。表座5起到固定測量表作用。 測杆6將移動量傳遞致引伸計。引伸計7(型號AWY50-5，級別0. 5級，長春市奧維精密試 驗設備有限公司生產)為懸臂電阻應變式引伸計，是校準測量量具，是一種應變測量電子 引伸計。測量顯示儀8(型號2000A，北京毅弘基源科技發展中心生產)實現輸入電信號放 大、量化、顯示(需與引伸計作位移移動量"標定")。定套環9為弦式應變傳感器端部的定 位件。頻率計11 (型號DT615，澳大利亞Datataker公司生產)用於測量振弦式應變傳感
4器內鋼弦振動的頻率。振弦式應變傳感器12(型號BGK-4420，北京基康科技有限公司生 產)的傳感器兩端粘固被測物上，被測物的變形(伸長或縮短)使傳感器的鋼弦長度發生 變化(鋼弦張力改變)。在鋼弦張力變化作用下，鋼弦振動使電磁線圈的電量改變，通過頻 率計11測出鋼弦振動的頻率。 使用時，先調節旋節柄1使螺紋差動微調機構3至適當位置；將振弦式應變傳感器 12的端部分別套上定套環9，用螺栓緊固鎖緊件6於支架1中；預壓千分表4行程約0. 5mm 並固緊在表座5上；引伸計7兩臂杆與測杆6繫緊並與測量顯示儀9連接；振弦式應變傳感 器l連接上頻率計ll。 轉動旋節柄1可操縱螺紋差動微調機構3產生縱向微量移動，使振弦式應變傳感 器12受拉(或受壓)作用，其鋼弦長(L)發生伸長或縮短。從而"觸感"千分表4和引伸計 7 "動作"，即可讀取千分表4指針數值(此數可作參考用)和測量顯示儀8示值數(A L)。 與此同時，頻率計11測出振弦式應變傳感器12 "鋼弦"振動頻率變化量(Af)。將所測量 數值代入關係式《=AL/L(Af)2，其中e = AL/L(稱為應變)，計算係數l ，最後可確 立應變與頻率關係式e = ; (Af"，從而實現應變與頻率物理量等同的"校準"。可見，校 準裝置的引伸計解析度越高，其測量準確度就越高、精度就高。
如上所述，便可較好地實現本發明。
權利要求
一種振弦式應變傳感器校準裝置，其特徵在於包括旋節柄、支架、螺紋差動微調機構、千分表、表座5、測杆、引伸計、測量顯示儀、定套環、鎖緊件、頻率計和振弦式應變傳感器；所述振弦式應變傳感器兩端的安裝塊分別套上定套環，定套環通過鎖緊件安裝在支架上，旋節柄通過螺紋差動微調機構與千分表連接，千分表設置在表座上，表座兩端分別與螺紋差動微調機構和振弦式應變傳感器連接；測杆為兩根，分別固定在支架上下端，引伸計兩端分別與兩測杆連接，引伸計與測量顯示儀連接，引伸計位于振弦式應變傳感器的一側；頻率計與振弦式應變傳感器連接。
2. 根據權利要求1所述的振弦式應變傳感器校準裝置，其特徵在於所述旋節柄設置 在校準支架上端中部。
3. 根據權利要求1所述的振弦式應變傳感器校準裝置，其特徵在於所述螺紋差動微 調機構包括絲槓和螺母，在絲槓上設有兩種不同的螺紋，針對兩種不同羅紋分別配置相應 的螺母，其中，一個螺母為不動螺母，被固定在支架上；另一個螺母為活動螺母，安裝在與旋 節柄連接的絲槓上。
4. 根據權利要求1所述的振弦式應變傳感器校準裝置，其特徵在於所述引伸計為懸 臂電阻應變式引伸計。
5. 根據權利要求1所述的振弦式應變傳感器校準裝置，其特徵在於所述振弦式應變 傳感器兩端粘固被測物上。
全文摘要
本發明公開了一種振弦式應變傳感器校準裝置，其振弦式應變傳感器兩端的安裝塊分別套上定套環，定套環通過鎖緊件安裝在支架上，旋節柄通過螺紋差動微調機構與千分表連接，千分表設置在表座上，表座兩端分別與螺紋差動微調機構和振弦式應變傳感器連接；測杆為兩根，分別固定在支架上下端，引伸計兩端分別與兩測杆連接，引伸計與測量顯示儀連接，引伸計位于振弦式應變傳感器的一側；頻率計與振弦式應變傳感器連接。本發明利用差動螺旋傳動原理，實現旋轉微調移動的功能；測量精度高，實現寬範圍測量，操作簡捷和極具仿真地校準振弦式應變傳感器，適用於各類「等級」場合的計量校準。
文檔編號G01B5/30GK101738157SQ20091021398
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者張漢平, 王濤, 胡遲春, 鍾穗東 申請人:華南理工大學