申请/专利权人：河南省计量测试科学研究院

申请日：2018-11-30

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN109357607B

主分类号：G01B5/30

分类号：G01B5/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2024.01.05#著录事项变更;2019.03.15#实质审查的生效;2019.02.19#公开

摘要：本发明公开了一种全自动振弦式应变传感器校准装置，包括底座、在底座的左端固定有左固定座，在底座的右端固定有右固定座，在左固定座与右固定座之间固定有导向滑杆、转动连接有动力丝杠，在左固定座与右固定座之间设有左夹具和右夹具，所述左夹具套设在导向滑杆和动力丝杠的左半部，且左夹具与导向滑杆滑动连接、与动力丝杠螺纹传动连接，所述右夹具套设在导向滑杆和动力丝杠的右半部，且右夹具与动力丝杠滑动连接，右夹具与右固定座顶靠或者固定连接，所述左夹具和右夹具相配合以对振弦式应变传感器进行固定；从而本装置实现了对振弦式应变传感器、振弦式位移计和振弦式测缝计的全自动校准。

主权项：1.一种全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，包括底座、在底座的左端固定有左固定座，在底座的右端固定有右固定座，在左固定座与右固定座之间固定有导向滑杆、转动连接有动力丝杠，在左固定座与右固定座之间设有左夹具和右夹具，所述左夹具套设在导向滑杆和动力丝杠的左半部，且左夹具与导向滑杆滑动连接、与动力丝杠螺纹传动连接，所述右夹具套设在导向滑杆和动力丝杠的右半部，且右夹具与动力丝杠滑动连接，右夹具与右固定座顶靠或者固定连接，所述左夹具和右夹具相配合以对振弦式应变传感器进行固定；在底座的左端固定有用于带动动力丝杠转动的伺服电机，在底座上固定有用于左夹具位移量检测的光栅位移传感器，光栅位移传感器与伺服电机构成闭环控制；所述右夹具与导向滑杆、动力丝杠均滑动连接，所述右夹具与右固定座通过S型拉压力传感器固定连接；所述左夹具包括左滑块，所述左滑块套设在导向滑杆和动力丝杠的左半部，且左滑块与导向滑杆滑动连接、与动力丝杠螺纹传动连接，在左滑块上固定有左夹持头；所述右夹具包括右滑块，所述右滑块套设在导向滑杆和动力丝杠的右半部，且右滑块与导向滑杆、动力丝杠均滑动连接，S型拉压力传感器的两端分别固定在右滑块和右固定座上，在右滑块上固定有右夹持头，所述左夹持头和右夹持头相配合以对振弦式应变传感器进行固定；在左夹持头底部设有左定位凹槽，在左定位凹槽旁设有左安装穿孔，在左滑块上设有与左定位凹槽相对应的左定位凸起，在左定位凸起旁设有与左安装穿孔相对应的左固定螺纹孔；在右夹持头底部设有右定位凹槽，在右定位凹槽旁设有右安装穿孔，在右滑块上设有与右定位凹槽相对应的右定位凸起，在右定位凸起旁设有与右安装穿孔相对应的右固定螺纹孔；在左滑块上固定有左位移传感器，所述左位移传感器位于左夹持头的左侧；在右滑块上固定有右位移传感器，所述右位移传感器位于右夹持头的右侧；所述左位移传感器和右位移传感器相配合以对振弦式应变传感器的左右滑动量进行检测。

全文数据：一种全自动振弦式应变传感器校准装置技术领域本发明属于计量校准设备技术领域，尤其涉及一种全自动振弦式应变传感器校准装置。背景技术振弦式应变传感器是目前应力应变测量中较为先进的传感器，这种传感器输出的是频率而不是电压，不会因为导线电阻的变化、温度波动而引起信号的明显衰减，具有结构简单、精度高、抗干扰能力强、信号传输距离远、长期稳定性好等优点，可应用于低温、高温、高辐射等恶劣环境中，已广泛用于大坝、桥梁、大型建筑、地铁、造船、矿山、煤矿、基坑、水利水电、石油化工、核电站等领域的安全预警和安全检测中。针对振弦式应变传感器，国家制定了《GBT13606-2007土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件》和《JJF1305-2011线位移传感器校准规范》提出了振弦应变传感器的基本误差和线性度的技术要求和校准方法，但没有规定采用哪种标准器具来保证量值准确可靠，也没有规定统一的校准方法及装置。近几年国内部分机构也依据规范设计出了校准装置，例如中国专利CN101738157A，公开了一种振弦式应变传感器校准装置，其主要为纯机械式结构，利用百分表进行测量，其主要存在校准劳动强度大、校准效率低和很难获得重复性误差的问题。中国专利CN107621222A，公开了一种振弦式应变计校准装置，其在校准过程中，是对微小长度变化量进行测量，但由于传感器夹持部分存在滑动问题，对校准结果影响很大；在对大量程振弦式传感器进行校准时，装置会产生变形，装置刚度满足不了校准要求。发明内容本发明目的在于提供了一种全自动振弦式应变传感器校准装置；为达到上述目的所采取的技术方案是：一种全自动振弦式应变传感器校准装置，包括底座、在底座的左端固定有左固定座，在底座的右端固定有右固定座，在左固定座与右固定座之间固定有导向滑杆、转动连接有动力丝杠，在左固定座与右固定座之间设有左夹具和右夹具，所述左夹具套设在导向滑杆和动力丝杠的左半部，且左夹具与导向滑杆滑动连接、与动力丝杠螺纹传动连接，所述右夹具套设在导向滑杆和动力丝杠的右半部，且右夹具与动力丝杠滑动连接，右夹具与右固定座顶靠或者固定连接，所述左夹具和右夹具相配合以对振弦式应变传感器进行固定；在底座的左端固定有用于带动动力丝杠转动的伺服电机，在底座上固定有用于左夹具位移量检测的光栅位移传感器，光栅位移传感器与伺服电机构成闭环控制。优选的，所述右夹具与导向滑杆、动力丝杠均滑动连接，所述右夹具与右固定座通过S型拉压力传感器固定连接。优选的，所述左夹具包括左滑块，所述左滑块套设在导向滑杆和动力丝杠的左半部，且左滑块与导向滑杆滑动连接、与动力丝杠螺纹传动连接，在左滑块上固定有左夹持头；所述右夹具包括右滑块，所述右滑块套设在导向滑杆和动力丝杠的右半部，且右滑块与导向滑杆、动力丝杠均滑动连接，S型拉压力传感器的两端分别固定在右滑块和右固定座上，在右滑块上固定有右夹持头，所述左夹持头和右夹持头相配合以对振弦式应变传感器进行固定。优选的，在左夹持头底部设有左定位凹槽，在左定位凹槽旁设有左安装穿孔，在左滑块上设有与左定位凹槽相对应的左定位凸起，在左定位凸起旁设有与左安装穿孔相对应的左固定螺纹孔；在右夹持头底部设有右定位凹槽，在右定位凹槽旁设有右安装穿孔，在右滑块上设有与右定位凹槽相对应的右定位凸起，在右定位凸起旁设有与右安装穿孔相对应的右固定螺纹孔。优选的，在左滑块上固定有左位移传感器，所述左位移传感器位于左夹持头的左侧；在右滑块上固定有右位移传感器，所述右位移传感器位于右夹持头的右侧；所述左位移传感器和右位移传感器相配合以对振弦式应变传感器的左右滑动量进行检测。优选的，在左滑块上固定有固定台，在固定台上沿左右方向滑动连接有滑台，在滑台上设有用于固定滑台的紧固螺栓，在滑台顶部固定有用于固定左位移传感器的左夹持座；在右滑块上固定有用于固定右位移传感器的右夹持座。优选的，在固定台上设有主尺刻度线，在滑台上设有游标尺刻度线，所述固定台与滑台构成游标卡尺结构。优选的，在滑台顶部设有呈矩阵分布的安装孔，左夹持座通过不同的安装孔固定在滑台顶部不同的位置处。优选的，所述左夹持座上设有多个用于固定左位移传感器的左夹持孔，所述右夹持座上设有多个用于固定右位移传感器的右夹持孔。优选的，所述左滑块和右左滑块悬空设置在导向滑杆和动力丝杠上，所述导向滑杆为三个，其中两个导向滑杆分别位于动力丝杠的两侧，第三个导向滑杆位于动力丝杠的下方。本发明所具有的有益效果为：（1）光栅位移传感器与伺服电机构成闭环控制，确保了位移变化量的精度，提高了校准参数量级；（2）通过左位移传感器和右位移传感器同时对振弦式应变传感器左右两端滑动量进行检测，提高了测量准确度，同时也能实时检测所受应力变化情况；（3）左位移传感器通过固定台、滑台的配合作用实现了粗调整和微调整的功能；（4）左位移传感器、右位移传感器、光栅位移传感器的测量位移量在同一方向上从而减少了因机构变形造成的阿贝误差；（5）本发明实现了对振弦式应变传感器、振弦式位移计和振弦式测缝计的全自动校准，符合国家标准《GBT18459-2001传感器主要静态性能指标的计算方法》、《GBT13606-2007土工试验仪器岩土工程仪器振弦式传感器通用技术条件》和《JJF1305-2011线位移传感器校准规范》；（6）将导向滑杆设置为三个，其中两个导向滑杆分别位于动力丝杠的两侧，第三个导向滑杆位于动力丝杠的下方，这样就降低了对底座的强度要求，采用普通铸铁即可，降低了制造成本；同时保证了左滑块和右滑块运动的平稳性，提高了测量的准确度。附图说明图1为本发明的立体结构示意图；图2为左夹具的结构放大图；图3为右夹具的结构放大图；图4为本发明的封装结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明进一步描述。如图1至图3所示，一种全自动振弦式应变传感器校准装置，包括底座8、在底座8的左端固定有左固定座9，在底座8的右端固定有右固定座6，在左固定座9与右固定座6之间固定有导向滑杆4、转动连接有动力丝杠3，在左固定座9与右固定座6之间设有左夹具1和右夹具5，所述左夹具1套设在导向滑杆4和动力丝杠3的左半部，且左夹具1与导向滑杆4滑动连接、与动力丝杠3螺纹传动连接，所述右夹具5套设在导向滑杆4和动力丝杠3的右半部，且右夹具5与动力丝杠3滑动连接，右夹具5与右固定座6顶靠或者固定连接，所述左夹具1和右夹具5相配合以对振弦式应变传感器进行固定；在底座8的左端固定有用于带动动力丝杠3转动的伺服电机12，伺服电机12通过减速机11与动力丝杠3传动连接，在底座8上固定有用于左夹具1位移量检测的光栅位移传感器15，光栅位移传感器15与伺服电机12构成闭环控制。通常的光栅位移传感器15主要包括光源、光电池、光栅尺、读数头以及密封条等，使用时可以将读数头固定在左夹具1上，将光栅尺固定在底座8上，光栅尺位于读数头的正下方且沿着读数头的运动轨迹设置。为了在测量振弦式应变传感器位移量的同时对其所受应力进行检测，所述右夹具5与导向滑杆4、动力丝杠3均滑动连接，所述右夹具5与右固定座6通过S型拉压力传感器504固定连接。具体地，所述左夹具1包括左滑块104，所述左滑块104套设在导向滑杆4和动力丝杠3的左半部，且左滑块104与导向滑杆4滑动连接、与动力丝杠3螺纹传动连接，在左滑块104上固定有左夹持头103；所述右夹具5包括右滑块505，所述右滑块505套设在导向滑杆4和动力丝杠3的右半部，且右滑块505与导向滑杆4、动力丝杠3均滑动连接，S型拉压力传感器504的两端分别固定在右滑块505和右固定座6上，在右滑块502上固定有右夹持头501，所述左夹持头103和右夹持头501相配合以对振弦式应变传感器进行固定。根据不同规格型号的振弦式应变传感器，可以对应制作多套夹持头，每套夹持头均包括左夹持头103和右夹持头501，在左夹持头103和右夹持头501的夹持孔内均设有防滑纹，为了便于快速更换、准确定位，在左夹持头103底部设有左定位凹槽，在左定位凹槽旁设有左安装穿孔，在左滑块104上设有与左定位凹槽相对应的左定位凸起，在左定位凸起旁设有与左安装穿孔相对应的左固定螺纹孔；在右夹持头501底部设有右定位凹槽，在右定位凹槽旁设有右安装穿孔，在右滑块505上设有与右定位凹槽相对应的右定位凸起，在右定位凸起旁设有与右安装穿孔相对应的右固定螺纹孔。如图2和图3所示，在左滑块104上固定有固定台108，在固定台108上沿左右方向滑动连接有滑台109，在滑台109上设有用于固定滑台109的紧固螺栓（在背面图中未示出），在滑台109顶部固定有用于固定左位移传感器101的左夹持座102，左位移传感器101位于左夹持头103的左侧；在右滑块505上固定有用于固定右位移传感器503的右夹持座502，右位移传感器503位于右夹持头501的右侧，所述左位移传感器101和右位移传感器503相配合以对振弦式应变传感器的左右滑动量进行检测。同时，在固定台108上设有主尺刻度线106，在滑台109上设有游标尺刻度线105，所述固定台108与滑台109构成游标卡尺结构。在滑台109顶部设有呈矩阵分布的安装孔1010，左夹持座102通过不同的安装孔1010固定在滑台109顶部不同的位置处，从而针对不同规格型号的振弦式应变传感器，左位移传感器101可以进行大距离的粗调整和高精度的微调整。另一方面，所述左夹持座102上设有多个用于固定左位移传感器101的左夹持孔，所述右夹持座502上设有多个用于固定右位移传感器503的右夹持孔。为了保证运动过程中的平稳性，所述左滑块104和右左滑块505悬空设置在导向滑杆4和动力丝杠3上，所述导向滑杆4为三个，其中两个分别位于动力丝杠3的两侧，第三个导向滑杆4位于动力丝杠3的下方。如图4所示，在底板8上装配有外壳罩14，在外壳罩14上设有用于露出振弦式应变传感器校准区域的开口，在底板8底部四角处均设有调平支脚10，以及在底板8两侧均设有提手7，还设有用于控制伺服电机12运动速度的快慢进开关13。本发明在使用时，首先根据待校准振弦式应变传感器的规格型号，选择合适的左夹持头103和右夹持头501，并将其分别固定在左滑块104和右滑块505上，然后将振弦式应变传感器的两端分别固定在左夹持头103和右夹持头501上；调整右位移传感器503以对振弦式应变传感器的右端面位移量进行检测，将读数归零；通过调整左夹持座102在滑台109上的安装位置和滑台109的微移动来调整左位移传感器101以对振弦式应变传感器的左端面位移量进行检测，将读数归零；然后启动伺服电机12带着动力丝杠3慢转动，从而带动左滑块104向右移动，在移动的过程中，光栅位移传感器对位移量进行检测，S型拉压力传感器504对受力值进行检测，根据上述位移量数据，再结合振弦式应变传感器本身的相关测量数据即可对所需校准参数进行评价。在测量过程中为了避免左滑块104向右运动超量程而对仪器造成损伤，在底座8上设有限位开关2，也可以将其中一个限位开关2例如左侧的限位开关2固定在底座8上，将另一个限位开关2可拆卸式固定在底座8上，这样就可以根据待校准振弦式应变传感器的量程适应性地调整另一个限位开关2的位置。进一步，另一个限位开关2可以通过磁力座的方式靠磁性吸引力固定在底座8上。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

权利要求：1.一种全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，包括底座、在底座的左端固定有左固定座，在底座的右端固定有右固定座，在左固定座与右固定座之间固定有导向滑杆、转动连接有动力丝杠，在左固定座与右固定座之间设有左夹具和右夹具，所述左夹具套设在导向滑杆和动力丝杠的左半部，且左夹具与导向滑杆滑动连接、与动力丝杠螺纹传动连接，所述右夹具套设在导向滑杆和动力丝杠的右半部，且右夹具与动力丝杠滑动连接，右夹具与右固定座顶靠或者固定连接，所述左夹具和右夹具相配合以对振弦式应变传感器进行固定；在底座的左端固定有用于带动动力丝杠转动的伺服电机，在底座上固定有用于左夹具位移量检测的光栅位移传感器，光栅位移传感器与伺服电机构成闭环控制。2.根据权利要求1所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，所述右夹具与导向滑杆、动力丝杠均滑动连接，所述右夹具与右固定座通过S型拉压力传感器固定连接。3.根据权利要求1或2所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，所述左夹具包括左滑块，所述左滑块套设在导向滑杆和动力丝杠的左半部，且左滑块与导向滑杆滑动连接、与动力丝杠螺纹传动连接，在左滑块上固定有左夹持头；所述右夹具包括右滑块，所述右滑块套设在导向滑杆和动力丝杠的右半部，且右滑块与导向滑杆、动力丝杠均滑动连接，S型拉压力传感器的两端分别固定在右滑块和右固定座上，在右滑块上固定有右夹持头，所述左夹持头和右夹持头相配合以对振弦式应变传感器进行固定。4.根据权利要求3所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，在左夹持头底部设有左定位凹槽，在左定位凹槽旁设有左安装穿孔，在左滑块上设有与左定位凹槽相对应的左定位凸起，在左定位凸起旁设有与左安装穿孔相对应的左固定螺纹孔；在右夹持头底部设有右定位凹槽，在右定位凹槽旁设有右安装穿孔，在右滑块上设有与右定位凹槽相对应的右定位凸起，在右定位凸起旁设有与右安装穿孔相对应的右固定螺纹孔。5.根据权利要求3所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，在左滑块上固定有左位移传感器，所述左位移传感器位于左夹持头的左侧；在右滑块上固定有右位移传感器，所述右位移传感器位于右夹持头的右侧；所述左位移传感器和右位移传感器相配合以对振弦式应变传感器的左右滑动量进行检测。6.根据权利要求5所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，在左滑块上固定有固定台，在固定台上沿左右方向滑动连接有滑台，在滑台上设有用于固定滑台的紧固螺栓，在滑台顶部固定有用于固定左位移传感器的左夹持座；在右滑块上固定有用于固定右位移传感器的右夹持座。7.根据权利要求6所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，在固定台上设有主尺刻度线，在滑台上设有游标尺刻度线，所述固定台与滑台构成游标卡尺结构。8.根据权利要求6或7所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，在滑台顶部设有呈矩阵分布的安装孔，左夹持座通过不同的安装孔固定在滑台顶部不同的位置处。9.根据权利要求6或7所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，所述左夹持座上设有多个用于固定左位移传感器的左夹持孔，所述右夹持座上设有多个用于固定右位移传感器的右夹持孔。10.根据权利要求3所述的全自动振弦式应变传感器校准装置，其特征在于，所述左滑块和右左滑块悬空设置在导向滑杆和动力丝杠上，所述导向滑杆为三个，其中两个导向滑杆分别位于动力丝杠的两侧，第三个导向滑杆位于动力丝杠的下方。

百度查询： 河南省计量测试科学研究院 一种全自动振弦式应变传感器校准装置

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