多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置，包括应变式压力传感器、放大器、控制器和上位机；应变式压力传感器的输出信号经放大器放大后输入到控制器中，控制器与上位机通过USB线连接；应变式压力传感器安装在液压拉伸试验机的油缸上；应变式压力传感器为圆筒式结构，应变式压力传感器主体为一个带有一个轴向盲孔的圆筒，圆筒的开口端设有用于连接油缸的外螺纹；圆筒的外壁上设有4片应变片：R1～R4。该多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置结构简单，易于实施，构思巧妙。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置。
技术介绍
研究表明，有缺陷的高聚物以一定的速度拉伸时，会在裂口周围产生一定的温升，同时伴生一定强度的磁场。为了进一步研究该磁场与拉伸时产生的温升之间的关系，需要在自动控制拉伸速度的同时，对试件的温升与磁感应强度进行同步测量，并以时间同步方式保存所有的测量数据:拉力、位移量、磁感应强度、温度(图像数据)，以研究并确定它们之间的关系。检测液压拉伸试验机的夹头对试件的拉力是极为困难的，由于夹头处无法安装传感器，另外，自带有压力检测的试验机，无法直接输出压力数据给多场耦合综合测试系统的控制器，因此，有必要设计一种多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置，该多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置结构简单，易于实施，构思巧妙。技术的技术解决方案如下:一种多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置，其特征在于，包括应变式压力传感器、放大器、控制器和上位机；应变式压力传感器的输出信号经放大器放大后输入到控制器中，控制器与上位机通过USB线连接；应变式压力传感器安装在液压拉伸试验机的油缸上；应变式压力传感器为圆筒式结构，应变式压力传感器主体为一个带有一个轴向盲孔的圆筒，圆筒的开口端设有用于连接油缸的外螺纹；圆筒的外壁上设有4片应变片:R1 R4 ;其中Rl和R2在设置在圆筒外壁的一侧，R3和R4设置在圆筒外壁的相对的另一侧；且Rl和R3横向平齐并位于圆筒的实心段的外侧，R2和R4横向平齐并位于圆筒的盲孔段外侦lJ,横向指圆筒的径向；Rl R4连接成桥式检测电路:即Rl和R4依次串联后与直流电源并接；R2和R3依次串联后与直流电源并接，Rl与R4的连接点即为c点，R2与R3的连接点即为d点，c点和d点间的电压即为传感器的输出电压。附图说明图1是应变式压力传感器的结构图；图2是应变式压力传感器的电路图；图3是多场耦合综合测试系统的总体框图。有益效果:本技术的多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置，通过测量油缸的形变来间接测量夹头对试件的拉力，构思巧妙，而且采用应变式压力传感器具有结构简单，易于实施等优点，该装置非常适合于应用在多场耦合综合测试系统中。具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明:实施例1:如图1-2所示，一种多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置，其特征在于，包括应变式压力传感器、放大器、控制器(即ARM处理器)和上位机(即工控机)；应变式压力传感器的输出信号经放大器放大后输入到控制器中，控制器与上位机通过USB线连接；应变式压力传感器安装在液压拉伸试验机的油缸上；应变式压力传感器为圆筒式结构，应变式压力传感器主体为一个带有一个轴向盲孔的圆筒，圆筒的开口端设有用于连接油缸的外螺纹；圆筒的外壁上设有4片应变片:R1 R4 ;其中Rl和R2在设置在圆筒外壁的一侧，R3和R4设置在圆筒外壁的相对的另一侧；且Rl和R3横向平齐并位于圆筒的实心段的外侧，R2和R4横向平齐并位于圆筒的盲孔段外侦lJ,横向指圆筒的径向；Rl R4连接成桥式检测电路:即Rl和R4依次串联后与直流电源并接；R2和R3依次串联后与直流电源并接，Rl与R4的连接点即为c点，R2与R3的连接点即为d点，c点和d点间的电压即为传感器的输出电压。该输出电压即反映了拉力测量装置需要检测的压力。油缸中的油压同时反映了拉伸力的大小。因此测得油缸中的油压，即可获得拉伸力的大小。在油缸底部开孔，安装压力传感器以测量油缸中油压。原WE-30型万能材料试验机的油缸活塞直径为D = 140_，可算得油缸活塞的面积为:·S = 31 (D/2)2 = 3.14X (0.14/2)2 = 0.015m2 (2.1)试验机的最大载荷为30吨，约合300KN。则油缸内的最大压强为:3 X 105/0.015 = 2 X IO7Pa = 20MPa (2.2)考虑过载的情况，本系统采用SM25Y01型应变式压力传感器，其最大量程为25MPa，满足系统的要求。应变式传感器由弹性元件及应变片组成，油压使弹性元件产生变形，再用应变片将变形转换为电信号输出。传感器结构简图如图1所示，通过传感器测量油压间接反映试验时拉力的大小。传感器结构形式为圆筒式。它是一个一端有盲孔的薄壁圆筒，盲孔深度为筒高的一半左右，孔端有螺纹可与油压系统连接。圆孔的空心部分及实心部分的外壁上各粘贴有两片应变片，敏感栅方向与轴线垂直，并按图2接成桥路。当内腔油压增高时，薄壁圆筒产生腰鼓形变形，应变片R2及R4受拉伸，而Rl及R3不变，只起温度补偿作用。工作时，a, b端接电源，则在c，d端的输出电压信号将正比与变形量成正比，因而也与压力成正比。由于试验机在工作过程中，油的温度会升高，因此，传感器应在一定温度范围内能稳定、正常工作。SM25Y01型应变式压力传感器主要性能指标如下: 量程 25MPa 温度零漂彡 0.03% FS/0C 非线性度彡0.3% FS 滞后误差彡0.3% FS 不重复性误差彡0.15% FS 精度 0.3% FS总的来说，采用应变式压力传感器测量的优点是安装使用方便，通用性强，特别是测量大负荷时，更显得小巧简便。其缺点是精度没有负荷传感器高，当活塞与油缸间的摩擦力较大时测力误差比较大M。为了尽量减小压力传感器的测量误差，需要在标定力值时尽量多取标定点，特别在小力值段。油压信号实际测量的是压强，根据试验机的结构，拉力实际应为液压油缸产生的压力减去夹头与油缸的自重，拉力F = kV-g，其中k与g为常数，g为夹头与油缸的自重，K为与整个硬件系统有关的系数，V为压力传感器输出的信号经过放大后的电压值，k和g的求法:采用已经校准的拉力测试仪(非本专利技术的拉力测量装置，而是标准的拉力测量仪器)实测2个不同的拉力值:F1和F2，再测得该两个拉力值对应的电压值Vl和V2，将这2组值代入F = kV-g,即可求得k和g。如图3所示，多场耦合综合测试系统包括液压拉伸试验机、温度测量装置、三维磁场测量装置、拉力测量装置、位移测量装置、液压控制装置、控制器和 上位机；温度测量装置为基于红外相机的测温装置；温度测量装置与上位机(即工控机)连接；红外相机的镜头正对试样正面的中部；三维磁场测量装置、拉力测量装置、位移测量装置和液压控制装置均与控制器连接;由液压拉伸试验机夹持住试条板状的试样并对试样上端施加拉力使得试样产生形变；红外相机的镜头正对试样的正面以测量试样的实时温度数据；三维磁场测量装置设置在背面以检测试样在被拉伸的过程中产生的实时三维磁场数据；液压控制装置驱动液压拉伸试验机；拉力测量装置和位移测量装置分别检测液压拉伸试验机对试样施加的拉力以及液压拉伸试验机的上夹持部产生的实时位移；控制器与上位机通信连接；上位机控制液压拉伸试验机、温度测量装置和三维磁场测量装置同时启动，并由上位机同步收集实时数据,所述的实时数据包括:实时温度数据、三维磁场数据、拉力及液压拉伸试验机的上夹持部产生的实时位移数据。权利要求1.一种多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置，其特征在于，包括应变式压力传感器、放大器、控制器和上位机；应变式压力传感器的输出信号经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多场耦合综合测试系统中的拉力测量装置，其特征在于，包括应变式压力传感器、放大器、控制器和上位机；应变式压力传感器的输出信号经放大器放大后输入到控制器中，控制器与上位机通过USB线连接；应变式压力传感器安装在液压拉伸试验机的油缸上；应变式压力传感器为圆筒式结构，应变式压力传感器主体为一个带有一个轴向盲孔的圆筒，圆筒的开口端设有用于连接油缸的外螺纹；圆筒的外壁上设有4片应变片：R1～R4；其中R1和R2在设置在圆筒外壁的一侧，R3和R4设置在圆筒外壁的相对的另一侧；且R1和R3横向平齐并位于圆筒的实心段的外侧，R2和R4横向平齐并位于圆筒的盲孔段外侧，横向指圆筒的径向；R1～R4连接成桥式检测电路：即R1和R4依次串联后与直流电源并接；R2和R3依次串联后与直流电源并接，R1与R4的连接点即为c点，R2与R3的连接点即为d点，c点和d点间的电压即为传感器的输出电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜铭，罗迎社，邓瑞基，罗树凌，邓旭华，邓彪，李卉，张永忠，任嘉，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：实用新型
国别省市：