一种工具式应变传感器动静态测量装置的制作方法

1.本发明属于计量技术领域，涉及一种工具式应变传感器动静态测量装置。


背景技术：

2.工具式应变传感器是一种电阻式应变传感器，是将线位移转换成电阻变化的装置，其测量原理是被测物受拉压变化后将牵引钢弦式应变计两端刚块的相互位移改变了刚弦的张力，进而得出力、扭矩、加速度和压力等特性，其中由其以表面式的应变传感器的应用最为广泛，其具有优异的特性，如结构简单、精度高、抗干扰能力强以及对电缆要求低的特点，在土木工程及结构领域中都有着广泛的应用。例如混凝土结构、钢结构、桥梁等预先把表面式应变计粘合在被测实物中，经过一段时间后，测量出应变计的频率，即可计算被测实物的变形量，这是工具式应变传感器的静态应用，在建筑行业应用特别广泛。工具式应变传感器的动态性能多与基桩动测仪配合使用，基桩动测仪的检定规程中也对其测量装置有所描述。随着时间的发展，对工具式应变传感器的计量要求也不断增多，多个省份在文件中有明确规定应变传感器在使用前必须送检。
3.现有的应变传感器测量装置主要分两种，一种是在静态状态下，利用差动螺纹结构给应变传感器一个形变，通过应变传感器的输出来计算应变传感器的灵敏度。另一种是动态测量，将标准振动台倒置悬挂，应变传感器固定安装在检测装置中进行检测。但在实际的检测中需要同时测得应变传感器的动态和静态性能，因此需要设计一个装置同时测得其动静态性能。


技术实现要素：

4.本发明针对现有检测装置的不足，提出了一种工具式应变传感器动静态测量装置。
5.本发明解决技术问题所采取的技术方案为：一种工具式应变传感器动静态测量装置，包括标准振动台系统、机械结构模块、数据采集模块；由动态信号分析仪、标准加速度计、标准振动台组成标准振动台系统，动态信号分析仪通过网线连接到计算机，计算机发出指令通过动态信号分析仪给标准振动台一个激励信号，并通过标准加速度计的反馈信号来调节激励信号使振动台输出设定的频率和振幅；机械结构模块包括含有两个滑块的单自由度钢制直线丝杆模组、两个步进电机、固定支撑杆，其中固定支撑杆垂直埋于地面，含有两个滑块的单自由度钢制直线丝杆模组固定于固定支撑杆上，步进电机由plc控制通过串口连接到计算机，计算机控制步进电机行走使两个滑块沿直线运动，两个滑块上开有螺纹通孔，待测应变传感器通过螺栓固定在两个滑块上；数据采集模块由具有8位分辨率的数据采集卡采集组成，将待测应变传感器的信号通过串口传输到计算机中，通过软件计算得到待测应变传感器的动静态特性。
6.本发明的基本原理：现有的应变传感器测量装置大多是利用差动螺纹结构原理实现施力同时将振弦应变传感器固定后通过百分表测量振弦式应变传感器的变形量，属于静
态测量，本发明所采用的测量方法是利用振动台输出一个固定频率的信号，加载到待测应变传感器上，通过含有两个滑块的单自由度钢制直线丝杆模组对工具式应变传感器的位置进行控制，通过计算软件计算出工具式应变传感器的灵敏度，实现工具式应变传感器的动静态测量。
7.本发明的有益效果在于：本发明针对现有工具式应变传感器性能无法用同一个装置检测的问题，利用工具式应变传感器的工作特点，设计了一种工具式应变传感器动静态测量装置，有助于我国的工具式应变传感器、基桩动测仪的量值溯源和传递，解决了工具式应变传感器测量装置只能单独测量其静态或者动态特性的问题；可调节两滑块的间距，测量不同尺寸的工具式应变传感器；降低了工具式应变传感器动态测量装置的安装难度；可同时测量多个工具式应变传感器，增加了测试效率，同时使工具式应变传感器的计量校准更贴近实际使用情况，有助于工具式应变传感器在混凝土结构、钢结构、桥梁等建筑行业的使用，更早的发现问题，解决问题，具有较大的社会效益和经济效益。
附图说明
8.图1是本装置的整体示意图。
9.图2是直线模组两个滑块的示意图。
具体实施方式
10.下面结合附图对发明做进一步的说明。
11.如图1所示，本发明专利包括标准振动台系统、机械结构模块、数据采集模块。其中标准振动台系统包括标准振动台1、台面2、标准加速度计3、功率放大器6、脉冲信号分析仪7、计算机8组成，计算机通过软件控制脉冲信号分析仪发出信号，通过功率放大器传输给标准振动台，标准振动台带动上面的台面一起振动，标准加速度计通过螺栓固定在台面中心位置，测量时，标准加速度计将信号传输给脉冲信号分析仪，经由软件在计算机中显示振动台振动的频率和幅值。机械结构模块主要由两部分组成，其中一部分是固定于地面的支架4，支架上配有含两个滑块的单自由度钢制直线丝杆模组5，每个滑块由一路电机控制，通过驱动器10与计算机相连，用以调节两直线模组的距离，与计算机配合固定大小不同的工具式应变传感器，滑块的结构如图2所示，上端滑块有一与滑块11一体的三角形结构，用以在垂直方向上顶住传感器，使其在动态测量时产生拉压形态，两个滑块上开有螺纹通孔用以固定工具式应变传感器12。采集装置由采集卡9完成，通过以太网传输数据，软件部分分为两部分，一部分通过labview软件控制plc，用以对滑块的运动控制并得到工具式应变传感器的基准长度（l），另一部分为数据处理模块，对采集的信号进行滤波处理后，得到工具式应变传感器的输出电信号，再通过标准振动台振动的标准位移（d），计算出动应变的灵敏度。整套系统使用方便，可以根据用户需求编程控制设备自动完成检测动作，并输出数据报表，与计算机通讯方便控制及数据采集，后续可以根据使用情况进行完善并升级。
12.测量对象为工具式应变传感器，测量参数为工具式应变传感器在不同状态下的灵敏度值。
13.具体操作方法如下：静态特性测量模式：使用时将两个滑块升高到远离振动台的位置，将工具式应变传感器一端固定，另一端粗调，将滑块移动到工具式应变传感器另一个
固定端，通过螺栓固定。将工具式应变传感器接入采集卡中，计算机控制两个单自由度的直线模组运动到相应的距离，使得工具式应变传感器的输出为零，再通过电机改变工具式应变传感器的间距，得到输出电压，软件计算出工具式应变传感器的静态灵敏度。动态特性测量模式：固定在滑块的方式与静态测量模式相同。整体控制两个滑块使应变传感器位于振动台的中央并且不产生信号。完成上述操作后开始测量，首先通过脉冲信号分析仪给振动台一个激励信号，通振动台的标准加速度计得到振动台的振动情况，以达到需要测量的频率和振幅，应变传感器的信号传输到计算机中，通过软件计算得到动态条件下应变传感器的灵敏度，实现工具式应变传感器的动态测量。