智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統的製作方法

2023-08-03 04:54:56 2

智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，包括數據採集系統、位移採集模塊、電壓採集模塊和電源模塊，其中，位移採集模塊，用於監測彈簧的壓縮位移，並將壓縮位移的電壓信號輸出至電壓採集模塊，電壓採集模塊接收位移傳感器傳輸的電壓信號，並將其傳輸至數據採集系統；數據採集系統接收電壓採集模塊傳輸的壓縮位移電壓信號，將其解調為彈簧輸出位移，然後計算彈簧正壓力，壓接端子的應力和應變，並將計算結果通過上位機界面進行顯示；通過本發明的系統可以獲得監測工作狀態下壓接端子的彈簧正壓力、端子最大應力以及應變大小，為判斷壓接端子工作狀態提供幫助。
【專利說明】智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，屬於電能表智能化檢定【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電能表智能化檢定流水線實現了電能表的出庫、配發、上料、掛表、定位、接線、掃描局號、液晶識別、拆線、裝箱、下料、組盤、入庫等全過程的智能化、自動化，擺脫大量人工繁雜工作，徹底改變了傳統電能表檢定作業模式，提高了檢定效率，降低了勞動強度，電能計量管理的質量和安全水平全面提升。通過電能表自動化檢定流水線的推廣應用，消除人為和地域因素引起的檢定質量差異，有效提高檢定和配送工作質量效率和計量管理水平，提高檢定的工作效率、可靠性、穩定性。壓接技術的可靠性是確保智能電能表自動化檢定的關鍵，端子在壓接過程中由於接觸會產生一定的接觸應力，接觸應力的大小關係到材料的破壞、結構的屈曲以及接觸電阻的大小，需要一套可靠的測試系統對其應力變化進行監測。

【發明內容】

[0003]為了彌補現有技術的缺陷，本發明提供一種可以適用於大電流、無法粘貼應變片情況下檢測壓接過程中端子應力水平的測試系統，根據位移傳感器和電壓採集傳感器實時採集的信號進行反饋，實現對彈簧正壓力的監測、端子應力的計算以及應變狀態的反饋。
[0004]為了解決上述的技術問題，本發明採用的技術方案為:
[0005]智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，包括數據採集系統、位移採集模塊、電壓採集模塊和電源模塊，其中，
[0006]位移採集模塊包括與壓接端子連接的位移傳感器，用於監測彈簧的壓縮位移，並將壓縮位移的電壓信號輸出至電壓採集模塊，所述位移傳感器與壓接端子的底部通過套筒固定，保證兩者相連並絕緣；
[0007]電壓採集模塊與位移採集模塊相連接，電壓採集模塊包括電壓採集傳感器，所述電壓採集傳感器接收位移傳感器傳輸的電壓信號，並將其傳輸至數據採集系統；
[0008]數據採集系統包括上位機，所述電壓採集模塊通過串口與上位機相連，所述上位機包括上位機顯示界面；
[0009]電源模塊與位移採集模塊和電壓採集模塊相連接，為位移傳感器和電壓採集傳感器提供輸入電源。
[0010]前述的位移傳感器為直杆位移傳感器。
[0011]前述的上位機顯示界面採用Labview軟體編寫。
[0012]前述的上位機採集位移傳感器產生的壓縮位移電壓信號，並通過Labview軟體將其解調為彈簧輸出位移，然後採用Labview軟體編寫程序，計算彈簧正壓力，壓接端子的應力和應變，並將計算結果通過上位機顯示界面進行顯示。
[0013]前述的上位機利用彈簧力計算公式編寫Labview程序，根據彈簧輸出位移計算彈簧正壓力，所述彈簧力計算公式為，F = KX AL，其中，F為彈簧正壓力，K為彈簧的剛度係數，AL為彈簧位移。
[0014]前述的上位機計算壓接端子應力的方法為:
[0015]6-1)測量壓接端子橫截面積A ；
[0016]6-2)編寫Labview程序，將計算得到的彈簧正壓力F與壓接端子橫截面積A相除，得到壓縮應力；
[0017]6-3)利用應力集中理論和實驗標定確定端子應力集中係數η ；
[0018]6-4)編寫Labview程序，將壓縮應力與應力集中係數η相乘，得到壓接端子應力σ ;
[0019]前述的上位機利用材料胡克定律編寫Labview程序，計算壓接端子應變，所述胡克定律的表達式為，f其中，ε為壓接端子應變，σ為壓接端子應力，E為彈簧的彈性模量。
[0020]通過本發明的系統可以獲得監測工作狀態下壓接端子的彈簧正壓力、端子最大應力以及應變大小，為判斷壓接端子工作狀態提供幫助。
[0021]通過採用上述技術方案，本發明具有以下有益效果:
[0022](I)結構簡單易安裝，結構可進一步擴展，可適用於多路壓接端子的同時測試工作，其中，位移傳感器可以自由拆卸，即可以同時或分別對不同壓接端子進行測試試驗；
[0023](2)操作簡便，在安裝位移傳感器時，只需要與端子接觸，避免安裝帶來的誤差；
[0024](3)本發明通過程序界面可以實現對端子壓接過程中的位移、彈簧力、應力和應變進行監測，數據實時採集保存並能顯示在程序界面中；
[0025](4)適用於大電流工作環境以及不適用於直接黏貼應變片的情況，通過對應力應變的監測增加了壓接過程中的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發明的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統原理示意圖；
[0027]圖2是本發明的系統測試壓接端子應力應變的連接結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明的技術方案進行進一步說明。
[0029]如圖1所示，本發明的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統包括數據採集系統、位移採集模塊、電壓採集模塊和電源模塊，其中，
[0030]位移採集模塊包括與壓接端子相連的位移傳感器，用於監測彈簧的壓縮位移，並將壓縮位移的電壓信號輸出至電壓採集模塊，位移傳感器與壓接端子的底部通過套筒固定，保證兩者相連並絕緣，位移採集模塊通過電源模塊為其提供電源；優選的，本發明採用直杆位移傳感器。
[0031]電壓採集模塊包括電壓採集傳感器，電壓採集模塊與位移採集模塊相連接，接收位移傳感器傳來的電壓信號，並將其傳輸至數據採集系統，電壓採集模塊採用電源模塊為其提供電源。
[0032]數據採集系統包括上位機，所述電壓採集模塊通過串口與上位機相連，上位機接收電壓採集模塊傳輸的壓縮位移電壓信號，並通過Labview軟體將其調節為彈簧輸出位移，然後採用Labview軟體編寫程序，根據輸出位移計算彈簧正壓力，根據正壓力計算壓接端子應力，根據應力計算壓接端子應變，並將計算結果通過上位機顯示界面進行顯示。
[0033]本發明中，利用Labview軟體編寫應力應變測試系統顯示界面即上位機顯示界面，通過Labview程序讀取位移信號並計算應力、應變大小，實時得到壓接過程中端子應力、應變數據，實現對壓接端子的可靠性監測。
[0034]如圖2所示，位移傳感器與壓接端子的底部相連，可以在壓接過程中獲得彈簧的變形，電源模塊為位移傳感器和電壓採集模塊提供電源，電壓採集模塊與位移傳感器相連，然後再通過串口連接上位機，上位機通過Labview程序把信號提取並計算彈簧正壓力、端子應力以及應變大小。
[0035]本發明系統的工作過程為:
[0036]根據圖2所示連接好各部分組件，接通電源，把位移傳感器與壓接端子固聯在一起，打開上位機，運行Labview軟體，端子壓接過程中能實時獲得端子的應力、應變大小。
[0037]壓接端子的應力應變測試系統主要涉及以下幾個方面的內容，原理如下:
[0038](I)端子彈簧的正壓力
[0039]電能表檢定裝置在工作時，由於彈簧受壓會產生正壓力，正壓力的大小關係到端子的應力水平。本系統測試正壓力的原理是利用位移傳感器連接在端子底部，壓接結束後，由於彈簧的作用使端子回復到原來位置，使端子發生位移，位移的變化改變傳感器內部電阻的變化最終導致輸出電壓的變化，通過電壓採集系統獲得輸出電壓，利用上位機對電壓進行解調獲得彈簧輸出位移，根據彈簧力計算公式，利用Labview軟體編寫程序，即可獲得正壓力的大小，彈簧力計算公式為，
[0040]F = KXAL(I)
[0041]式中，F為彈簧正壓力，K為彈簧的剛度係數，AL為彈簧壓接位移。
[0042](2)壓接端子應力計算
[0043]電能表檢定裝置在工作時，由於接觸作用產生應力集中現象，這也是結構產生的最大應力部位。傳統上應力的測試需要在測試部位黏貼應變片，由於電能表檢定裝置接觸部位無法黏貼應變片，無法採用這種傳統的測試方式。採用本發明，可以利用彈簧正壓力計算壓接端子應力大小，具體的方式如下，
[0044]I)測量壓接端子橫截面積A ；
[0045]2)編寫Labview程序，將計算得到的彈簧正壓力F與壓接端子橫截面積A相除，得到壓縮應力；
[0046]3)利用應力集中理論和實驗標定確定端子應力集中係數η，本實施例中，應力集中係數Π取2.55 ;
[0047]4)編寫Labview程序，將壓縮應力與應力集中係數η相乘，得到壓接端子近似應力σ ;
F
[0048]σ = —χη(2)
A[0049]式中，F為彈簧正壓力，A為端子橫截面積，η為考慮端子頭部的應力集中係數，可以通過實驗和理論進行標定。
[0050](3)壓接端子應變計算
[0051]由於壓接應力的作用，端子產生一定的應變，利用材料胡克定律編寫Labview程序，計算壓接端子應變，胡克定律的表達式如下
[0052]
【權利要求】
1.智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，其特徵在於，包括數據採集系統、位移採集模塊、電壓採集模塊和電源模塊，其中， 位移採集模塊包括與壓接端子連接的位移傳感器，用於監測彈簧的壓縮位移，並將壓縮位移的電壓信號輸出至電壓採集模塊，所述位移傳感器與壓接端子的底部通過套筒固定，保證兩者相連並絕緣； 電壓採集模塊與位移採集模塊相連接，電壓採集模塊包括電壓採集傳感器，所述電壓採集傳感器接收位移傳感器傳輸的電壓信號，並將其傳輸至數據採集系統； 數據採集系統包括上位機，所述電壓採集模塊通過串口與上位機相連，所述上位機包括上位機顯示界面； 電源模塊與位移採集模塊和電壓採集模塊相連接，為位移傳感器和電壓採集傳感器提供輸入電源。
2.根據權利要求1所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，其特徵在於，所述位移傳感器為直杆位移傳感器。
3.根據權利要求1所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，其特徵在於，所述上位機顯示界面採用Labview軟體編寫。
4.根據權利要求1所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，其特徵在於，所述上位機採集位移傳感器產生的壓縮位移電壓信號，並通過Labview軟體將其解調為彈簧輸出位移，然後採用Labview軟體編寫程序，計算彈簧正壓力，壓接端子的應力和應變，並將計算結果通過上位機顯示界面進行顯示。
5.根據權利要求4所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，其特徵在於，所述上位機利用彈簧力計算公式編寫Labview程序，根據彈簧輸出位移計算彈簧正壓力，所述彈簧力計算公式為，F = KX AL，其中，F為彈簧正壓力，K為彈簧的剛度係數，AL為彈簧位移。
6.根據權利要求4所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，其特徵在於，所述上位機計算壓接端子應力的方法為: 6-1)測量壓接端子橫截面積A ； 6-2)編寫Labview程序，將計算得到的彈簧正壓力F與壓接端子橫截面積A相除，得到壓縮應力； 6-3)利用應力集中理論和實驗標定確定端子應力集中係數η ； 6-4)編寫Labview程序，將壓縮應力與應力集中係數η相乘，得到壓接端子應力σ。
7.根據權利要求4所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統，其特徵在於，所述上位機利用材料胡克定律編寫Labview程序，計算壓接端子應變，所述胡克定律的表達式為，ef，其中，ε為壓接端子應變，σ為壓接端子應力，E為彈簧的彈性模量。
【文檔編號】G01L1/04GK103592060SQ201310547832
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】劉建, 黃奇峰, 王忠東, 徐晴, 範潔, 蔡奇新, 裘進浩 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 江蘇省電力公司, 南京航空航天大學