一種分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置製造方法
2023-06-02 14:16:36
一種分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置製造方法
【專利摘要】分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，包括導軌平臺、直線電機平臺、直線電機、光柵尺及讀數頭、力傳感器、兩副三爪卡盤；直線電機平臺置於導軌平臺上，在直線電機下能沿導軌進行自由的直線運動；一個三爪卡盤固定於導軌的一端，另一個三爪卡盤固定於直線電機平臺一側，兩副三爪卡盤在一條直線並固定傳感光纜的兩端；直線電機在直線電機平臺上在一定範圍內沿直線自由移動，即進行光纜拉伸試驗時的拉伸範圍；光柵尺固定於導軌平臺的側面，並設置有兩個可活動的讀數頭裝置，用於測量直線電機平臺和直線電機的相對坐標位置；通過控制直線電機運動的位移、速度和加速度，對光纜進行反覆拉伸。
【專利說明】一種分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置
一、【技術領域】
[0001]發明涉及分布式傳感光纜的性能測試技術方法，通過控制直線電機的運動，使待測光纜進行指定模式的拉伸運動，以檢驗光纜在反覆拉伸運動之後的疲勞強度，從而對光纜的傳感性能進行評估，屬於測試裝置的【技術領域】。
二、【背景技術】
[0002]分布式光纖傳感技術是目前廣泛應用於建築、隧道、堤壩、邊坡等構築物的安全監測中的新興技術，以其全分布、高效、穩定、實時等獨特的技術優點而受到越來越多的關注。傳感光纜是光纖傳感技術的主體，其性能對於監測的準確性以及持久性有著決定性的作用，但目前對於傳感光纜的疲勞性能的研宄較少，難以確定光纜在長時間工作後的狀態。因此，需要研發傳感光纜疲勞性能的測試裝置，以及時對處於長期工作中的光纜狀態進行判斷，並以此為依據不斷改造優化傳感光纜的性能。
[0003]本發明正是基於以上目的而研發的專門用於測試分布式傳感光纜的疲勞性能的裝置，為傳感光纜疲勞性能的評估及為相關工程應用提供依據。
三、
【發明內容】
[0004]本發明的目的是:通過直線電機的直線往復運動，對光纜進行反覆的拉伸試驗，模擬光纜在長時間使用後的物理狀態，以檢驗分布式傳感光纜的疲勞性能，從而對光纜本身性能加以評估並依此提出改進建議。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，包括導軌平臺、直線電機平臺、直線電機、光柵尺及讀數頭、力傳感器、兩副三爪卡盤；直線電機平臺置於導軌平臺上，在直線電機下能沿導軌進行自由的直線運動；一個三爪卡盤固定於導軌的一端，另一個三爪卡盤固定於直線電機平臺一側，兩副三爪卡盤在一條直線並固定傳感光纜的兩端；直線電機在直線電機平臺上在一定範圍內沿直線自由移動(其最大活動範圍為405mm)，即進行光纜拉伸試驗時的拉伸範圍；光柵尺固定於導軌平臺的側面，並設置有兩個可活動的讀數頭裝置，其中一個與直線電機平臺相連並固定，一個與直線電機相連並固定，用於測量直線電機平臺和直線電機的相對坐標位置(可在界面顯示和控制)；直線電機的驅動器配備有力傳感器裝置，實時測量光纜的拉力(可在界面顯示和控制)；進行光纜的疲勞性能測試時，將直線電機平臺的位置固定，調整直線電機的初始位置，後利用三爪卡盤將光纜咬合固定，通過控制直線電機運動的位移、速度和加速度，對光纜進行反覆拉伸。
[0006]直線電機的驅動器配備力傳感器裝置是由直線電機的驅動電流來顯示或通過在三爪卡盤固定一力傳感器實現拉力的量測。
[0007]另還包括電控箱、電纜以及機械、電氣附件等配件；測試光纜由三爪卡盤固定，咬合緊密程度可通過扭力扳手調控。
[0008]可根據需測試光纜的長度自由設置直線電機平臺的位置，以滿足不同測試長度的要求。
[0009]直線電機的空間位置由光柵尺讀數裝置來測定，且可基於光柵尺讀數以及力傳感器讀數進行直線電機的運動控制。
[0010]可根據待測光纜的情況調換適宜的力傳感器，以獲得更為準確的測量結果。
[0011]拉伸試驗進行過程中的直線電機位移和速度、光纜拉力等參數均可以數字或圖像的形式在控制界面上實現輸出，以方便後續分析與研宄工作。
[0012]將直線電機平臺位置固定，調整直線電機的初始位置，將光纜由兩副三爪卡盤固定兩端，驅動直線電機對光纜進行直線拉伸往復運動，以測試光纜的疲勞性能；直線電機運動過程中的位移、速度、加速度、光纜拉力等參數由傳感系統實時地反饋到用戶界面上。直線電機平臺用於調整傳感光纜拉伸長度，當直線電機發生往復的直線運動時，傳感光纜便發生反覆的拉伸運動。通過相關設備對反覆拉伸前後傳感光纜的應變分布進行檢驗，便可對傳感光纜的疲勞性能做出評估。
[0013]分布式傳感光纜疲勞性能測試方法，在上述裝置基礎上，通過計算機軟體操控直線電機帶動三爪卡盤進行往復直線運動，對傳感光纜進行重複拉伸試驗。試驗裝置中的力傳感器與光柵讀數裝置實時反饋直線電機的相關運動參數，以了解傳感光纜的運動狀態。本發明以此測試分布式傳感光纜的疲勞性能，評價傳感光纜在工程實踐中，由於受到長期地反覆拉伸造成的傳感性能的變化，為分布式光纖傳感技術應用提供必要的試驗依據。
[0014]直線電機的運動由計算機通過軟體控制，可通過設置直線電機運動的速度、位移、振幅及頻率、拉力或通過文件自定義運動軌跡等進行多種模式的測試工作，以滿足不同要求下的光纜疲勞性能測試。
[0015]本發明有如下效果，與傳統的光纜拉伸試驗裝置相比較:採用直線電機用於檢測就有意想不到的效果，其它優點如下。
[0016]1、本發明可以在較大的範圍內對光纜進行拉伸試驗，對力和光纜伸縮的長度均有高精度的測量並能夠顯示，最大試驗光纜長度可達2000mm，並且可以在此範圍之內根據需要自由地調控適合的試驗光纜長度。光纜的拉伸量最大為405_，可滿足目前大部分光纜應變測試的要求。
[0017]2、通過與直線電機控制器相連的軟體，可進行多種模式下的拉伸試驗。可通過設置直線電機的運動的位移、速度、加速度、往復運動的振幅及頻率或是自由設定運動軌跡等多種途徑，實現不同需求下的光纜拉伸試驗，以滿足不同工程、工況的應用要求。
[0018]3、本發明進行拉伸試驗過程中，直線電機的運動由計算機軟體進行控制，試驗中的相關參數通過力傳感裝置與光柵尺讀數裝置實時反饋到用戶界面中，實現了傳感光纜拉伸試驗的自動化與精確化。
[0019]4、直線電機的持續拉力為2230N，峰值拉力為7433N，重複定位精度為±0.005mm,光柵尺解析度為0.001mm，可測試光纜直徑為I?30_。
四、【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明裝置的主體視圖。
[0021]圖中包括I直線電機、2直線電機平臺、3光柵尺讀數裝置、4力傳感器、5三爪卡盤、6導軌平臺。五、
【具體實施方式】
[0022]本實驗裝置主要由直線電機裝置、光柵尺讀數裝置以及導軌平臺與三爪卡盤組成。導軌平臺固定於鋼製的工作檯上，導軌的一端設置一副三爪卡盤，直線電機平臺置於導軌上且可自由運動。直線電機平臺上設置另一副三爪卡盤以及直線電機驅動裝置，同時該三爪卡盤上附帶了一套力傳感器。光柵讀數裝置包括一條光柵尺以及兩個讀數頭裝置，光柵固定於導軌平臺的側面，兩個讀數頭裝置一個固定於直線電機平臺上，另一固定於直線電機上，均隨相連裝置的運動而運動。
[0023]直線電機的驅動器配備力傳感器裝置是由直線電機的驅動電流來顯示。或者是三爪卡盤固定一應力傳感器通過應變測量拉力。直線電機的品牌PARKER，型號R16-3A-NC-MS。三爪卡盤的型號K11-125。三爪卡盤上也可以設有定製的力傳感器。此測力傳感器和驅動電流沒關係。是通過在三爪卡盤固定一力傳感器實現拉力的量測。
[0024]進行光纜拉伸試驗時，首先調整直線電機平臺在導軌上的位置，以滿足目標測試光纜的長度，並用配備的金屬塊與螺栓將直線電機平臺固定於導軌平臺上。再將目標測試光纜穿過兩副三爪卡盤的通孔，應保證光纜的平直，同時通過扭力扳手調整三爪卡盤咬緊光纜，扭力大小應根據光纜類型確定，要保證光纜不因發生過大的擠壓變形而無法採集光纜應變數據。裝置通電後，啟動並控制與裝置相連的軟體，在軟體的控制界面上根據試驗要求設置直線電機的運動模式。直線電機的運動狀態，由光柵尺讀數裝置實時地反饋到控制界面。同時，拉伸試驗進行過程中的光纜拉力由與三爪卡盤相連的拉力傳感器裝置(或通過直線電機的張力成比例關係的電流)反饋到控制界面，也可以根據光纜拉力對直線電機的運動狀態進行控制。
【權利要求】
1.分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，其特徵是包括導軌平臺、直線電機平臺、直線電機、光柵尺及讀數頭、力傳感器、兩副三爪卡盤；直線電機平臺置於導軌平臺上，在直線電機下能沿導軌進行自由的直線運動；一個三爪卡盤固定於導軌的一端，另一個三爪卡盤固定於直線電機平臺一側，兩副三爪卡盤在一條直線並固定傳感光纜的兩端；直線電機在直線電機平臺上在一定範圍內沿直線自由移動，即進行光纜拉伸試驗時的拉伸範圍；光柵尺固定於導軌平臺的側面，並設置有兩個可活動的讀數頭裝置，其中一個與直線電機平臺相連並固定，一個與直線電機相連並固定，用於測量直線電機平臺和直線電機的相對坐標位置；直線電機的驅動器配備力傳感器裝置，實時測量光纜的拉力；進行光纜的疲勞性能測試時，將直線電機平臺的位置固定，調整直線電機的初始位置，後利用三爪卡盤將光纜咬合固定，通過控制直線電機運動的位移、速度和加速度，對光纜進行反覆拉伸。
2.根據權利要求1所述的分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，其特徵是測試光纜由三爪卡盤固定，三爪卡盤咬合緊密程度通過扭力扳手調控。
3.根據權利要求1所述的分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，其特徵是根據需測試光纜的長度自由設置直線電機平臺的位置，以滿足不同測試長度的要求。 直線電機的空間位置由光柵尺讀數裝置來測定，且可基於光柵尺讀數以及力傳感器讀數進行直線電機的運動控制。
4.根據權利要求1所述的分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，其特徵是根據待測光纜的情況調換適宜的力傳感器，以獲得更為準確的測量結果。
5.根據權利要求1所述的分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，其特徵是拉伸試驗進行過程中的直線電機位移和速度、光纜拉力參數均可以數字或圖像的形式在控制界面上實現輸出，以方便後續分析與研宄工作。
6.根據權利要求1所述的分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，其特徵是直線電機的運動由計算機通過軟體編程控制，通過設置直線電機運動的速度、位移、振幅及頻率、拉力或通過文件自定義運動軌跡等進行多種模式的測試工作，以滿足不同要求下的光纜疲勞性能測試。
7.根據權利要求1所述的分布式傳感光纜疲勞性能測試裝置，其特徵直線電機的驅動器配備力傳感器裝置是由直線電機的驅動電流來顯示或通過在三爪卡盤固定一力傳感器實現拉力的量測。
【文檔編號】G01N3/32GK104483214SQ201410787001
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月17日 優先權日:2014年12月17日
【發明者】張丹, 施斌, 李博, 王嘉誠, 孫義傑, 時以亮, 朱開峰 申請人:南京大學