類條形碼引伸計系統的製作方法

2023-06-06 03:59:56 1

專利名稱：類條形碼引伸計系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及溼法冶金重金屬高度精煉電積技術領域，尤其涉及類條形碼引伸計系統及其測量應力應變全曲線的方法。
背景技術：
目前採用金屬材料力學性能試驗測試應變主要採用機械式引伸計、電子引伸計、視頻引伸計和雷射引伸計等。機械引伸計主要是以球鉸式引伸計為主，廣泛長時間使用。球鉸式引伸計胡國華於1977年設計的，由於其結構簡單，操作方便被廣泛應用30餘年，至今任然被廣泛應用於拉伸性能測試中。球鉸式引伸計的工作原理示意圖[2]，如圖I所示。球鉸式引伸計主要工作原理簡述如下球鉸式引伸計通過4個頂尖螺釘安裝在試樣上(上標距叉和下標距叉處都是前、後各一個頂尖螺釘)。當試樣標距I伸長Δ Γ時，上標距叉可看成不發生轉動，而下標距叉以球鉸為中心轉動一微小角度，千分表上就可反映出試樣的伸長量。由於千分表軸線至球鉸心的距離是試樣軸線至球鉸心距離的兩倍，所以試樣的伸長量為Δ f時千分表的讀數是LhL近年來伴隨計算機時代快速發展，出現的另外一種新型引伸計一電子引伸計，將應變信號採集到計算機裡，使其同材料應力同步顯示，比較機械引伸計降低人為讀數誤差，提高了更高的測量準確度。電子引伸計包括電阻式引伸計、電容式引伸計、電感式引伸計等。其中電阻式引伸計，是一種電阻應變計式傳感器，它的應用最為廣泛。電容式引伸計是將物體長度的變化轉換為電容的變化，再將測得的電容變化量換算成物體的應變。由於它在高頻時基本上沒有滯後現象，故可用於動態載荷的測試，如衝擊力的測定等(圖2[電容式引伸計])。電感式引伸計原理主要是由於構件變形使鐵心運動，致使線圈電感發生變化。因此在輸出線圈中產生了電壓。放大並測出這個電壓，即可換算出構件的位移及運動的規律。它不如電阻式引伸計輕便，但由於其在長時間測定時急定性能較好，故適用於常設的測量裝置而電阻應變式引伸計，是目前應用最多的引伸計。常見的電阻應變式引伸計有單側電子引伸計、平均值引伸計和雙側電子引伸計等。其測量原理主要是依據粘貼在引伸計彈性元件上的應變片電阻產生變化，通過變換電路轉化成電壓信號，經過計算機採集，與應力同步顯示，來測量應變。視頻引伸計[3]是利用亞像素法原理測量試樣變形的，它的核心是CXD元件，CXD是Charged Coupled Device縮寫，中文為電荷稱合兀器，電信號與光強度成比例輸出。因此，可以用非接觸方式同時測量縱向和橫向兩個方向的變形量，其測量範圍由鏡頭焦距決定，配備不同焦距的鏡頭，可獲得各種測量範圍的量程。視頻引伸計測量系統主要包括光源部分、定位架、CCD攝像頭、圖像採集卡、PC機和檢測軟體等幾部分。據文獻[4]，CXD成像技術檢測拉伸變形量，刻畫在拉伸材料上的標誌線的移位測量精度直接影響到拉伸變形量計算，利用CCD接收標誌線圖像時，由於CCD光敏元的感光程度有所差異以及標誌線本身的離散性，導致CCD在標誌線信號的基礎上產生抖動性起伏，出現毛刺或異常點，給測量數據帶來複雜性，產生隨機噪聲從而影響插值的效果。同時，文獻[4]通過小波變換對輸出信號進行去噪處理，實現了濾除高頻噪聲、平滑輸出曲線的效果。同時，採用最小二乘法做曲線擬合，使位移精度達到CCD光敏元尺寸的1/10。視頻引伸計，由於精度受CCD光敏元尺寸限制，安裝、操作對操作人員水平要求高，使用不便利，適用研究性試驗，無法在大批量工業生產中普及。此外，李演楷[5]提出了基於雷射三角法以及雷射與PSD結合的兩種引伸計方案。雷射三角法中，夾持雷射發射器及CCD器件的一段負擔較重；雷射及PSD組成的引伸計中(見圖4)，由於PSD屬於精密傳感器，感光面積大小受限，引伸計最大量程僅可達到兩PSD 器件直徑之和，未能實現大量程測量。這兩種引伸計後續數據處理方法及標定方法也有待進一步探討。可見，雷射引伸計也不成熟，無法大面積推廣應用。電子引伸計的測試誤差對拉伸性會有影響。據文獻[6]，電子引伸計的應變測量誤差來自於本身性能參數、安裝狀態、刀口鈍化、試驗機同軸度、試樣安裝傾斜和偏離加載線、機器震動、試樣夾緊時附加載荷和標距外屈服的影響等等。對不同的影響因素，產生不同程度應變測量誤差，測量結果直接影響到規定非(總)比例延伸強度的測試準確度。綜上，應用廣泛的機械式引伸計和電阻式電子引伸計，由於其量程與標距可調性差，即一支引伸計只能適用於較小範圍甚至某一特定標距，量程相對固定一定量程或標距的引伸計用於固定尺寸試樣，不能滿足通用性要求；於此同時，試樣斷裂前需要摘除引伸計，無法用於大應變試樣試驗，直接測量試樣後屈服階段、勁縮階段以及斷裂階段下彈塑性應力應變行為；此外，此類接觸式引伸計都需要刀口接觸時固定，引伸計與被測物連接不牢固，存在滑脫現象，直接影響測量結果和測量準確度。參考文獻[I]胡國華.球鉸式引伸儀.理化檢驗-物理分冊，1977，13 (5/6) =41-45.[2]胡國華等.引伸計的過去和現在.理化檢驗-物理分冊· 1001-4012(2011)02-0067-05[3]陳月婷·視頻引伸計測量技術初探·工程與試驗· 1674-3407. 2009. zl. 014，50-53[4]張宇等.提高引伸計測量精度的小波去噪方法研究.光電子雷射· 1005-0086(2006)08-0930-04[5]李演楷等.引伸計的測量原理及其改進方法.工程與試驗· 1674-3407.(2010)03-0064-04[6]楊懌，李佑斌，蘇英群.電子引伸計應變測量誤差來源分析.物理測試1001-0777(2006)04-0050-03
實用新型內容[0025]本實用新型的目的在於設計一種新型的類條形碼引伸計系統，解決上述問題。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下—種類條形碼引伸計系統，包括掃描器、解碼器、應力採集裝置、計算機和能夠貼附於試樣的類條形碼，所述掃描器的掃描埠與所述類條形碼相配合，所述掃描器通過所述解碼器與所述計算機連接，所述應力採集裝置與所述試樣相配合，所述應力採集裝置也連接到所述計算機。所述掃描器包括光電轉換器、放大器和整形電路，所述光電轉換器設置在所述掃描器的掃描埠上，所述光電轉換器與所述類條形碼相配合，所述光電轉換器通過所述放大器連接到所述整形電路，所述整形電路連接到所述解碼器。所述類條形碼為條形碼或條碼或二維碼。所述類條形碼包括依次貼合在一起的外保護層、類條形碼層、膠層和不粘膠層。所述類條形碼層為PVC類條形碼層。還包括顯示屏和掃描器光源，所述顯示屏連接到所述計算機，所述掃描器光源設置在所述掃描器上並且與所述類條形碼相配合。所述類條形碼中包含引伸計標距、量程、生產單位和型號規格信息。一種應用所述類條形碼引伸計系統測量應力應變全曲線的方法，包括如下步驟第一步，將所述類條形碼和所述應力採集裝置設置於試樣的測量位置上，所述光電轉換器掃描所述類條形碼上反射的光線並轉化為電信號，所述電信號經所述放大器放大後經過所述整形電路轉化為數位訊號，所述數位訊號傳輸給所述解碼器；所述解碼器將所述數位訊號編譯成實時應變量，並傳輸給所述計算機；所述計算機同時採集所述應力採集裝置上傳的實時應力信息；第二步，所述計算機將所述實時應變量和所述實時應力信息進行數據處理，獲得完整的試樣力學性能試驗全過程的應力應變全曲線。本實用新型中所謂的PVC類條形碼層，PVC即為Poly Vinyl Chloride縮寫，是聚氯乙烯。本實用新型中所謂的類條形碼即是指條形碼、條碼(Barcode)、二維碼(QR碼)等。本實用新型的有益效果可以總結如下1，本實用新型解決了常規接觸式引伸計在試驗過程打滑現象，提高測量效率和測量精度；同時不受量程或標距限制，無需間斷試驗中途摘取。2，本實用新型可以同時測量幾個拉伸或者壓縮試驗彈性、屈服、斷裂等全過程應力應變行為。

圖I所示的為球鉸式引伸計的工作原理示意圖；圖2所示的為電容式引伸計；圖3所示的為電感式引伸計；圖4所示的為基於雷射發射器及PSD器件引伸計示意圖；圖5所示的為條形碼示意圖；圖6所示的為類條形碼引伸計系統工作原理圖；[0048]圖7所示的為條形碼的構成示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。如圖5、6、7所示的一種類條形碼引伸計系統，包括掃描器、解碼器、應力採集裝置、計算機和能夠貼附於試樣的類條形碼，所述掃描器的掃描埠與所述類條形碼相配合，所述掃描器通過所述解碼器與所述計算機連接，所述應力採集裝置與所述試樣相配合，所述應力採集裝置也連接到所述計算機；所述掃描器包括光電轉換器、放大器和整形電路，所述光電轉換器設置在所述掃描器的掃描埠上，所述光電轉換器與所述類條形碼相配合，所述光電轉換器通過所述放大器連接到所述整形電路，所述整形電路連接到所述解碼器；所述類條形碼為條形碼，在其他的實施例中也可以為條碼或二維碼；所述類條形碼包括 依次貼合在一起的外保護層、類條形碼層、膠層和不粘膠層，所述類條形碼層為PVC類條形碼層；所述類條形碼中包含引伸計標距、量程、生產單位和型號規格信息。在更加優選的實施例中，所述類條形碼引伸計系統還包括顯示屏和掃描器光源，所述顯示屏連接到所述計算機，所述掃描器光源設置在所述掃描器上並且與所述類條形碼相配合。一種應用所述類條形碼引伸計系統測量應力應變全曲線的方法，包括如下步驟第一步，將所述類條形碼和所述應力採集裝置設置於試樣的測量位置上，所述光電轉換器掃描所述類條形碼上反射的光線並轉化為電信號，所述電信號經所述放大器放大後經過所述整形電路轉化為數位訊號，所述數位訊號傳輸給所述解碼器；所述解碼器將所述數位訊號編譯成實時應變量，並傳輸給所述計算機；所述計算機同時採集所述應力採集裝置上傳的實時應力信息；第二步，所述計算機將所述實時應變量和所述實時應力信息進行數據處理，獲得完整的試樣力學性能試驗全過程的應力應變全曲線。具體說實施例中條形碼中包含引伸計標距、量程、生產單位、型號規格等信息；試驗前，條形碼粘貼在試樣表曲上即可(為保證試驗精度，條形碼引伸計一次性使用)。當條形碼掃描器光源發出的光在條形碼上反射後，反射光照射到條形碼掃描器內部的光電轉換器上，光電轉換器根據強弱不同的反射光信號，轉換成相應的電信號。電信號輸出到條形碼掃描器的放大器增強信號之後，再送到整形電路將模擬信號轉換成數位訊號。依據白條、黑條的寬度不同，相應的電信號持續時間長短也不同，轉換成脈衝數字電信號0，I。經過解碼器，編譯，即可知道我們需要的數字、字符等信息一實時應變量，再經過計算機系統進行數據處理，即可獲得完整的試樣力學性能試驗全過程的應力應變全曲線，整個過程無需間斷，無需摘取，試驗結果準確。條形碼的構成示意圖圖7。條形碼引伸計由外保護層、PVC條形碼層、膠層和不粘膠層等4部分組成。外保護層，主要保護條形碼不受損傷；PVC條形碼層，提供變形載體，膠層確保條形碼引伸計與試樣粘接強度，不打滑；不粘膠層，保護膠層不受汙染。[0059]以上通過具體的和優選的實施例詳細的描述了本實用新型，但本領域技術人員應該明白，本實用新型並不局限於以上所述實施例，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。·
權利要求1.一種類條形碼引伸計系統，其特徵在於包括掃描器、解碼器、應力採集裝置、計算機和能夠貼附於試樣的類條形碼，所述掃描器的掃描埠與所述類條形碼相配合，所述掃描器通過所述解碼器與所述計算機連接，所述應力採集裝置與所述試樣相配合，所述應力採集裝置也連接到所述計算機。
2.根據權利要求I所述的類條形碼引伸計系統，其特徵在於所述掃描器包括光電轉換器、放大器和整形電路，所述光電轉換器設置在所述掃描器的掃描埠上，所述光電轉換器與所述類條形碼相配合，所述光電轉換器通過所述放大器連接到所述整形電路，所述整形電路連接到所述解碼器。
3.根據權利要求2所述的類條形碼引伸計系統，其特徵在於所述類條形碼為條形碼或二維碼。
4.根據權利要求2所述的類條形碼引伸計系統，其特徵在於所述類條形碼包括依次貼合在一起的外保護層、類條形碼層、膠層和不粘膠層。
5.根據權利要求4所述的類條形碼引伸計系統，其特徵在於所述類條形碼層為PVC類條形碼層。
6.根據權利要求2所述的類條形碼引伸計系統，其特徵在於還包括顯示屏和掃描器光源，所述顯示屏連接到所述計算機，所述掃描器光源設置在所述掃描器上並且與所述類條形碼相配合。
7.根據權利要求2所述的類條形碼引伸計系統，其特徵在於所述類條形碼中包含引伸計標距、量程、生產單位和型號規格信息。
專利摘要一種類條形碼引伸計系統，包括掃描器、解碼器、應力採集裝置、計算機和能夠貼附於試樣的類條形碼，所述掃描器的掃描埠與所述類條形碼相配合，所述掃描器通過所述解碼器與所述計算機連接，所述應力採集裝置與所述試樣相配合，所述應力採集裝置也連接到所述計算機；所述掃描器包括光電轉換器、放大器和整形電路，所述光電轉換器設置在所述掃描器的掃描埠上，所述光電轉換器與所述類條形碼相配合，所述光電轉換器通過所述放大器連接到所述整形電路，所述整形電路連接到所述解碼器。本實用新型解決了常規接觸式引伸計在試驗過程打滑現象，提高測量效率和測量精度；同時不受量程或標距限制，無需間斷試驗中途摘取。
文檔編號G01L1/00GK202757592SQ20122018322
公開日2013年2月27日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者楊專釗, 李雲龍, 李記科, 吳金輝, 王高峰, 杜偉, 魏亞秋, 王耀光 申請人:北京隆盛泰科石油管科技有限公司