应变仪自动校准装置及校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应变仪自动校准装置及校准方法，自动校准装置利用光栅位移传感器作为标准、步进电机驱动、用控制器进行控制、读数及数据处理，完全采用闭环系统，实现了对应变仪全自动的校准和检测，其中，光栅位移传感器的输出精度为3?m，保证了检测的精确度，水平底座具有两条相互平行的V型导轨，保证活动架在负载的情况下运行时不发生偏摆和俯仰，可提高负载的能力和适用的范围，高精度滚珠丝杠可保证运动过程中能精确地传递足够大的扭力；本发明专利技术的方法可实现多位置连续测量，提高了测量的工作效率，标定方程采用一元三次方程表达，大大简化了校准过程，回零步骤消除控制器长期工作导致的积累误差，可进一步提高该方法检测的精准度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机测控领域，具体涉及一种。
技术介绍
应变仪是一种广泛应用于工程质量检测的计量器具，它种类繁多，主要用于大坝、桥梁、管线、支撑、钢桩等各种结构的应变测量。使用时，可直接将它们埋入混凝土中，从而测量基础桩、桥梁、大坝、密封壳、隧道衬砌等的长期应变。所以说，应变仪的性能和精确度对建筑工程安全有着极为重要的意义。尤其是近年来，全国范围内不时出现桥梁开裂、建筑物倒塌等工程质量事故，给国家财产造成了重大损失，同时也给人民群众的正常生活带来了极大的安全隐患。为构建和谐社会，同时为加快经济建设保驾护航，有必要尽快开发、研制一种能够精确测量应变仪的精确度的检测设备，以响应国家对加强工程安全计量器具的监管的号召和满足市场需求。 目前，国内各个行业对应变仪的精确度标准要求参差不齐，还没有一个统一的检定规程，使技术监督部门对该仪器的监管十分不利。另外，对其中最重要的计量指标应变量的线性误差和重复性没有现成的检定设备，大多数都采用百分表或数显游标卡尺进行检测。这种方法检测精确度低、定位困难，很难保证测量的准确性。所以，使用单位迫切希望有一套权威检测装置以及检测方法能够对应变仪的精准度进行检定。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一套可提高检测精确度、简化校准过程的全自动校准装置以及校准方法。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案应变仪自动校准装置，其特征在于，包括用于固定应变仪一端的固定架，用于装夹前述应变仪另一端的活动架，用于放置前述固定架与活动架的水平底座，用于测量前述活动架移动位置的光栅位移传感器，用于带动前述活动架水平移动的机械传动组件，用于控制前述机械传动组件移动的步进电机，用于控制前述步进电机工作的控制器；前述光栅位移传感器与活动架固定连接并且平行安装，前述光栅位移传感器与控制器电信号连接；前述固定架与水平底座固定连接；前述活动架与水平底座滑动连接。前述的应变仪自动校准装置，其特征在于，前述光栅位移传感器的输出脉冲间隔为O. 5 μ m,输出精度为3 μ m。前述的应变仪自动校准装置，其特征在于，前述机械传动组件为高精度滚珠丝杠。前述的应变仪自动校准装置，其特征在于，前述固定架、活动架具有用于夹持应变仪的夹具，前述夹具具有防滑纹路，并且设置有锌保护层。前述的应变仪自动校准装置，其特征在于，前述控制器包括用于向步进电机发送控制脉冲和对前述脉冲计数的数据采集卡，前述数据采集卡为内置28位计数器的两轴步进/伺服运动控制卡。前述的应变仪自动校准装置，其特征在于，前述水平底座包括两条相互平行的具有V型凹槽的V型导轨，前述活动架在V型导轨上滑动。前述的应变仪自动校准装置校准应变仪的方法，其特征在于，包括以下步骤(一)、用户向控制器中输入设定参数，前述设定参数包括拟测量的应变仪的应变量范围、测量间隔；(二)、控制器读取前述设定参数并根据步进电机的步长计算出控制步进电机转动的控制脉冲的脉冲数；(三)、控制器输出前述控制脉冲，使步进电机转过相应的角度，前述步进电机通过控制机械传动组件的移动进而带动活动架和光栅位移传感器移动；(四)、光栅位移传感器将检测到的移动距离以脉冲的形式发送到控制器，控制器将该移动距离与已知的目标测量值进行比较，达到前述目标测量值时，控制器向步进电机发送停止命令，前述步进电机停止转动后由用户向控制器中输入此时应变仪的读数；前述目标测量值根据应变量范围和测量间隔计算得出；(五)、重复步骤(三)和(四)，继续下一个目标测量值的比较；(六)、所有目标测量值都比较完毕后，控制器根据光栅位移传感器的读数以及对应的应变仪的读数，计算得出标定方程；(七)、输出检测结果，前述检测结果包括校准点位置、应变仪读数、光栅位移传感器实测位移、标定方程、误差，前述误差为应变仪读数与光栅位移传感器实测位移之间的绝对误差。前述的校准应变仪的方法，其特征在于，前述标定方程是控制器根据获得的光栅位移传感器实测位移P与应变仪读数F，利用最小二乘法拟合所得到的一个一元三次方程，具体如下P = a+b X F+c X F2+d X F3前述a、b、C、d为拟合系数。前述的校准应变仪的方法，其特征在于，还包括回零步骤，前述光栅位移传感器设置有零位，控制器启动步进电机，由前述步进电机带动光栅位移传感器回到零位光栅处。前述的校准应变仪的方法，其特征在于，回零步骤具体如下(一)、控制器根据零位光栅的位置判断回零方向；(二)、控制器启动步进电机，由前述步进电机带动机械传动组件移动，进而带动光栅位移传感器移动；(三)、光栅位移传感器实时向控制器发送脉冲信号，当回到零位光栅处时，控制器向步进电机发出停止命令，回零步骤结束。本专利技术的有益之处在于本专利技术的装置利用光栅位移传感器作为标准，步进电机驱动，用控制器进行控制、读数及数据处理，完全采用闭环系统，实现了对应变仪全自动的校准和检测；光栅位移传感器的输出精度为3 μ m，保证了检测的精确度；水平底座具有两条相互平行的V型导轨，保证活动架在负载的情况下运行时不发生偏摆和俯仰，大大提高了负载的能力和适用的范围；采用高精度滚珠丝杠，保证运动过程中能精确地传递足够大的扭力；本专利技术的方法，可实现多位置连续测量，提高了测量的工作效率；标定方程利用最小二乘法获得，采用一元三次方程表达，大大提高了检测精确度、简化了校准过程。附图说明图I是本专利技术的应变仪自动校准装置的结构示意图；图2是本专利技术的应变仪自动校准装置中V型导轨的剖面示意图；图3是本专利技术的校准应变仪的方法的流程图；图4是本专利技术的校准应变仪的方法中回零步骤的流程图；图中附图标记的含义1-固定架，2-活动架，3-光栅位移传感器，4-机械传动组件，5-步进电机，6-控制器，7-应变仪，8-V型导轨，9-V型凹槽。具体实施方式 以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。参照图1，本专利技术的应变仪自动校准装置，包括固定架，活动架，水平底座，光栅位移传感器，机械传动组件，步进电机，控制器。他们彼此之间的关系如下固定架和活动架分别从两端装夹、固定应变仪；水平底座用于放置固定架和活动架，水平底座保证了固定架与活动架在竖直方向上位置的相对稳定，其中，固定架与水平底座固定连接，活动架与水平底座滑动连接。固定架、活动架具有用于夹持应变仪的夹具，作为一种优选的方案，夹具具有防滑纹路，并且设置有锌保护层。防滑纹路可增加夹具与应变仪之间的摩擦力，使应变仪随活动架运动的过程中本身相对于夹具不发生移动，确保检测的精准度；锌保护层可增加夹具的硬度，进而可承受更大重量的负载。光栅位移传感器用于测量活动架移动的位置，与活动架固定连接并且平行安装，此处的固定连接并且平行安装是指光栅位移传感器与活动架通过连接板(未图示)、螺钉(未图示)等零件固定在一起，具体的固定位置是光栅位移传感器固定在活动架的侧面，而非顶面，并且二者相互平行。此种相对位置关系，大大减小了活动架因负载过大带来的偏移误差，从而提高了整套装置的检测精度。作为一种优选的方案，光栅位移传感器的输出脉冲间隔为O. 5 μ m,输出精度为3 μ m。大大提高了本专利技术的应变仪自动校准装置的检测的精确度。机械传动组件用于带动活动架做水平方向移动，具体设置在水平底座内部或者上方、活动架的下方或者侧面。作为一种优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
应变仪自动校准装置，其特征在于，包括：用于固定应变仪一端的固定架，用于装夹上述应变仪另一端的活动架，用于放置上述固定架与活动架的水平底座，用于测量上述活动架移动位置的光栅位移传感器，用于带动上述活动架水平移动的机械传动组件，用于控制上述机械传动组件移动的步进电机，用于控制上述步进电机工作的控制器；上述光栅位移传感器与活动架固定连接并且平行安装，上述光栅位移传感器与控制器电信号连接；上述固定架与水平底座固定连接；上述活动架与水平底座滑动连接。

【技术特征摘要】
1.应变仪自动校准装置，其特征在于，包括用于固定应变仪一端的固定架，用于装夹上述应变仪另一端的活动架，用于放置上述固定架与活动架的水平底座，用于测量上述活动架移动位置的光栅位移传感器，用于带动上述活动架水平移动的机械传动组件，用于控制上述机械传动组件移动的步进电机，用于控制上述步进电机工作的控制器；上述光栅位移传感器与活动架固定连接并且平行安装，上述光栅位移传感器与控制器电信号连接；上述固定架与水平底座固定连接；上述活动架与水平底座滑动连接。2.根据权利要求I所述的应变仪自动校准装置，其特征在于，上述光栅位移传感器的输出脉冲间隔为0.5 μ m，输出精度为3 μ m。3.根据权利要求I所述的应变仪自动校准装置，其特征在于，上述机械传动组件为高精度滚珠丝杠。4.根据权利要求I所述的应变仪自动校准装置，其特征在于，上述固定架、活动架具有用于夹持应变仪的夹具，上述夹具具有防滑纹路，并且设置有锌保护层。5.根据权利要求I至4任意一项权利要求所述的应变仪自动校准装置，其特征在于，上述控制器包括用于向步进电机发送控制脉冲和对上述脉冲计数的数据采集卡，上述数据采集卡为内置28位计数器的两轴步进/伺服运动控制卡。6.根据权利要求I至4任意一项权利要求所述的应变仪自动校准装置，其特征在于，上述水平底座包括两条相互平行的具有V型凹槽的V型导轨，上述活动架在V型导轨上滑动。7.利用权利要求I所述的应变仪自动校准装置校准应变仪的方法，其特征在于，包括以下步骤(一)、用户向控制器中输入设定参数，上述设定参数包括拟测量的应变仪的应变量范围、测量间隔；(二 )、控制器读取上述设定参数并根据步进电机的步长计算出控制步进电机转动的控制脉冲的脉冲数；(三)、控制器输...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈冬兴，魏许，徐贵力，朱岳辉，陈湘颖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：