一种长标距应变传感器高精度标定架制造技术

本实用新型专利技术公开了一种长标距应变传感器高精度标定架，由前端板、后端板以及连接前端板和后端板的中间固定架组成，在前端板和后端板之间滑动的设置有固定框架，该固定框架包括第一拖动板和第二拖动板，第一拖动板和第二拖动板套在固定杆上，且第一拖动板和第二拖动板之间固定连接，在第二拖动板上连接一差动丝杆，该差动丝杆的另一端与一连接在后端板上的圆形手柄连接，在前端板和第一拖动板上均设置有千分表和两个夹具，在两个夹具的相对表面上均设置有3～20个垫块槽，在每个垫块槽内设置有传感器装夹垫块，所述的垫块为软金属块。本实用新型专利技术标定架结构布置合理、刚度大、差动丝杆旋进速度可调且控制精度高，坚固耐用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术专利涉及一种长标距应变传感器标定架，标定架结构设计合理、刚度大、推进精度控制高，特别适合长标距及比较脆弱的应变传感器标定，可同时对多个传感器进行高精度的标定，属于传感

技术介绍
光纤传感器是近年来迅速发展起来的一种新型传感器件，具有许多传统传感器所无法比拟的优势如抗电磁干扰、电绝缘性好、灵敏度高、重量轻、抗腐蚀、耐久性好、安装方便等优点，因而具有广泛的应用前景。特别是光纤光栅传感器除了上述优点外，还具有良好的动态测量性能，经过用纤维复合材料(FRP)、毛细钢管等封装后，大幅提高了 FBG光纤传 感器的抗冲击、抗破坏及抵御恶劣环境的能力。因而，光纤光栅传感器在土木、交通、岩土等工程领域得到了广泛的应用。然而，由于光纤传感器通常非常纤细，如裸光纤光栅直径只有125μ ε，且其主要成分为SiO2,比较脆弱，抗剪能力差，在土木工程粗放式施工条件下难以存活。因此，为了适应土木、交通、岩土等工程的检测需求，需要对脆弱的光纤传感器进行二次开发，即对其封装，同时需要对“点”式的传感器进行长标距化处理才能应用于土木、交通、岩土等实际工程。目前，出现了多种封装工艺，不同封装材料对于光纤传感器的应变敏感度系数有一定的影响，需要经常对裸光纤传感器和封装光纤传感器进行标定。传感器的准确标定是其进行正常工作的前提，不同种类的传感器其标定方法也存在较大的区别。应变传感器的常用标定方法为载体法，即将光纤光栅粘贴于载体(钢板、钢筋或等强度梁等)上，然后使载体产生应变，间接地使光纤光栅产生应变，而测量载体的应变则是通过电阻式应变片来测量。如，等强度梁法、万能试验机拉伸钢板法等。然而，电阻式应变片存在离散性大、精度不高等缺点，而且光线光栅与载体的粘结界面存在一定的滑移，很难准确得到载体及光纤光栅的实际应变，标定结果存在比较大的误差。参考文献I(CN201811755U)给出一种新型传感器标定台，由固定框架、移动框架和丝杆推进机构组成，通过变速箱使丝杆移动，其优点是速度控制方便、丝杆推进精度较高，但结构相对复杂，传感器的装夹不便且易对脆弱的传感器(裸光纤光栅传感器等)造成损伤；该标定台每次只能对单个传感器进行标定，且传感器的标定距离小。针对长标距光纤传感器的标定，常用的传感器标定架存在较多问题。如，可标定长度短，主要针对“点”式传感器的标定；垫块用的是钢片、拖动板移动速度太快且控制不便、夹具容易产生变形、夹具之间距离变化困难、没有千分表固定架等问题。针对光纤传感器(特别是长标距光纤传感器)标定存在的技术难题，本技术提出了相应的解决方案，锚固垫块是由紫铜、黄铜或铝材料制成，由于紫铜、黄铜、铝的弹性模量比光纤材料SiO2的低，加上夹具8、定位钢板2和拖动钢板4的垫块槽都具有条状刻痕，因而在用这些材料制成的锚固垫块锚固光纤传感器时(特别是裸光纤传感器)，既保证了标定时不会夹坏裸光纤，又防止了垫块滑移；同时，增加了夹具和固定杆的长度，可以对多个长标距传感器进行同时标定。
技术实现思路
本技术的主要目的是解决长标距、脆弱传感器的批量标定技术难题，提供一种高精度的长标距应变传感器标定架及其标定技术。该标定架刚度大、稳定性好，装夹装置不会对传感器造成任何损伤且能保证其装夹牢固，不存在滑移现象；可以对标距长度为300cm以内的长标距应变传感器进行准确标定，而且可以同时对多个长标距应变传感器进行标定，具体装夹数量由夹具的宽度而定。另外一个特点是采用差动丝杆，可以对推进速度进行调节，并实现推进速度的精确控制。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种长标距应变传感器标定架，由前端板、后端板以及连接前端板和后端板的中间固定架组成，在前端板和后端板之间滑动的设置有固定框架，该固定框架包括第一拖动板和第二拖动板，第一拖动板和第二拖动板套在固定杆上，且第一拖动板和第二拖动板之间固定连接，在第二拖动板上连接一差动丝杆，该差动丝杆的另一端与一连接在后端板上·的圆形手柄连接，在前端板和第一拖动板上均设置有千分表和两个夹具，在两个夹具的相对表面上均设置有3 20个垫块槽，在每个垫块槽内设置有传感器装夹垫块，所述的垫块为软金属块。所述的金属块为黄铜块、紫铜块或铝块。所述的固定架由三根固定杆组成，三根固定杆成等腰三角形布置。所述的圆形手柄通过手柄固定杆与差动丝杆刚性连接。所述的千分表通过千分表支架固定于固定框架上，千分表测量轴和第二拖动板紧密接触。垫块槽内具有条状刻痕。与现有技术相比，本技术加载装置采用圆形手柄的转动通过差动丝杆带动移动机构移动，从而直接给待标定的传感器施加应变，圆形手柄每圈的进给量可通过差动丝杆6在O. 02mm O. Imm范围内进行控制，可满足不同类型长标距传感器的标定需求。锚固垫块是由黄铜、紫铜或铝等软金属制成，黄铜、紫铜及铝相比于传统标定架用的钢材要软，同时通过在垫块槽内设置刻痕，这样对长标距传感器的夹持既不会夹坏传感器也不会出现相对滑移。附图说明图I是本技术长标距光纤光栅应变传感器标定架的俯视图。图2是图I的侧视图。图3是本技术夹具结构示意图。图4是本技术标定曲线图。图中各部分名称I、如端板；2、后端板；3、弟一拖动板；4、弟_■拖动板；5、圆形手柄；6、夹具；7、千分表；8、差动丝杆；9、固定杆；10、传感器夹紧用螺钉；11、传感器装夹上垫块；12、传感器装夹下垫块；13、螺栓。具体实施方式如图I、图2以及图3所示，本技术长标距应变传感器标定架，由固定框架、移动机构和装夹及测量装置等部分构成。通过移机构的精确移动给待标定长标距传感器直接施加应变，不会出现相对滑移和间接法(如载体法等)所出现的应变损失，且应变大小可以直接通过千分表进行精确测量，因而标定的精度高。固定框架是该标定架的主体部分，移动机构和装夹及测量装置安装在固定框架上。固定框架由前端板I、后端板2、三根固定杆9和固定螺帽组成；其中，三根固定杆9在空间呈等腰三角形分布且相互平行，通过固定螺栓与前端板I和后端板2刚性连接，固定杆9与前后端板也可以通过焊接连接。标定架的整体刚度主要决定于三根固定杆9的刚度，因而为保证标定架的刚度，固定杆9的直径通常大于8mm，而且需要有比较高的同轴度。第一拖动板3和第二拖动板4可在固定杆9上自由移动，所能标定的长标距传感器标距长度可在一定范围能变动。固定杆9的最大长度决定了所能标定长标距传感器的最大标距长度，其设计长度则根据所要标定的长标距应变传感器的标距长度而定，通常 可以标定标距长度在O. 5mm-300cm之间的任意标距长度的传感器。移动机构是该标定架的推进部分，采用差动丝杆不仅结构简单，而且推进速度可控性好、移动的控制精度高，由第一拖动板3、第二拖动板4、二根连接杆、差动丝杆8、圆形手柄5、圆形手柄固定杆和固定螺帽组成。其中，第一拖动板3和第二拖动板4通过安装孔安装于上面两根固定杆9且可在固定杆上自由移动,第一拖动板3和第二拖动板4通过两根连接杆刚性连接，第一拖动板3、第二拖动板4和二根连接杆构成了一个移动框架,连接杆的长度主要根据丝杆的最大推进量和传感器的标距长度而设计，其长度越小移动框架的刚度越大、推进的控制精度越高；差动丝杆8与第一拖动板3通过螺纹连接，圆形手柄5通过手柄固定杆与差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长标距应变传感器高精度标定架，其特征在于：由前端板、后端板以及连接前端板和后端板的中间固定架组成，在前端板和后端板之间滑动的设置有固定框架，该固定框架包括第一拖动板和第二拖动板，第一拖动板和第二拖动板套在固定杆上，且第一拖动板和第二拖动板之间固定连接，在第二拖动板上连接一差动丝杆，该差动丝杆的另一端与一连接在后端板上的圆形手柄连接，在前端板和第一拖动板上均设置有千分表和两个夹具，在两个夹具的相对表面上均设置有3～20个垫块槽，在每个垫块槽内设置有传感器装夹垫块，所述的垫块为软金属块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨才千，邬植树，吴智深，夏叶飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：实用新型
国别省市：