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一種細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器及標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器，包括兩個(gè)相同的對(duì)稱設(shè)置的夾板，兩個(gè)夾板背對(duì)背固定在一起，兩個(gè)夾板之間的距離可調(diào)，兩個(gè)夾板之間留有縫隙；每個(gè)夾板的背面設(shè)有卡槽和凹槽，所述卡槽與凹槽在一條直線上，所述卡槽與細(xì)桿適配，所述細(xì)桿卡在卡槽內(nèi)并從凹槽中穿過而不與凹槽接觸；每個(gè)夾板的正面設(shè)有壓力測(cè)量單元，所述壓力測(cè)量單元的位置與卡槽相對(duì)；每個(gè)夾板上與凹槽相對(duì)的位置還開有拉壓力測(cè)量孔，在拉壓力測(cè)量孔的內(nèi)壁處設(shè)置有拉壓力測(cè)量裝置。通過保證細(xì)桿的夾持力不變的情況下，多角度測(cè)量細(xì)桿在軸向受到的壓力與拉力，并最終反應(yīng)成力與電壓之間的關(guān)系式，之后實(shí)際使用是，只需讀取相應(yīng)的電壓即可反應(yīng)出被測(cè)細(xì)桿內(nèi)力的大小。
【專利說明】一種細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器及標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及力的無損檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種適用于細(xì)桿內(nèi)力檢測(cè)的傳感器及標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工程中需要使用大量的桿件構(gòu)成設(shè)備的框架，這種結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)固、質(zhì)量輕便等優(yōu)點(diǎn)，為了能夠使設(shè)備的框架的受力均勻，達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)狀態(tài)，需要對(duì)各種桿件所受的拉壓力進(jìn)行檢測(cè)，用以確定桿件在設(shè)備中所受力值的大小。要準(zhǔn)確地了解桿件在設(shè)備中實(shí)際的狀態(tài)，需要選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量設(shè)備及測(cè)量方法。
[0003]當(dāng)今，在工程中所使用的桿件內(nèi)力測(cè)量方法主要有(I)應(yīng)變計(jì)法；(2)磁通法；(3)頻率法。應(yīng)變計(jì)法是將應(yīng)變片粘貼在待測(cè)桿件上，該方法需要對(duì)每個(gè)桿件粘貼應(yīng)變片，在大量桿件的測(cè)量中需要耗費(fèi)大量的人力，并且會(huì)損害桿件的表面。磁通量法是一種無損檢測(cè)方法，使用單個(gè)的檢測(cè)設(shè)備即可完成大量桿件的檢測(cè)，但是該方案在當(dāng)今的技術(shù)條件下，難以達(dá)到較高的精確度。頻率法能夠有效的排除各種噪聲的干擾，在大量程的桿件中，如:橋梁、建筑中使用率很高。但是頻率法的測(cè)量精度會(huì)受桿件的彎曲度，桿件的長度等參數(shù)的影響。因此，有必要提供一種新的測(cè)量方法來滿足工程中桿件的無損、高精度、操作簡單以及通用的測(cè)量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問題:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種細(xì)桿雙向內(nèi)里檢測(cè)傳感器及標(biāo)定方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的各種桿件內(nèi)力測(cè)量方法無法同時(shí)滿足測(cè)量無損、精度高且穩(wěn)定性高、通用度廣的技術(shù)問題。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器，包括兩個(gè)相同的對(duì)稱設(shè)置的夾板，兩個(gè)夾板背對(duì)背固定在一起，兩個(gè)夾板之間的距離可調(diào)，兩個(gè)夾板之間留有縫隙；每個(gè)夾板的背面設(shè)有卡槽和凹槽，所述卡槽與凹槽在一條直線上，所述卡槽與細(xì)桿適配，所述細(xì)桿卡在卡槽內(nèi)并從凹槽中穿過而不與凹槽接觸；每個(gè)夾板的正面設(shè)有壓力測(cè)量單元，所述壓力測(cè)量單元的位置與卡槽相對(duì)；每個(gè)夾板上還設(shè)有拉壓力測(cè)量單元，包括對(duì)準(zhǔn)凹槽位置的拉壓力測(cè)量孔和位于拉壓力測(cè)量孔上下側(cè)的兩個(gè)缺口，上下兩個(gè)缺口的開口相背，上下兩個(gè)缺口及拉壓力測(cè)量孔整體呈S型，在拉壓力測(cè)量孔的垂直于卡槽和凹槽所在直線方向的內(nèi)壁處設(shè)置有拉壓力測(cè)量裝置。
[0007]本發(fā)明裝置，通過卡槽將細(xì)桿卡住，同時(shí)細(xì)桿穿越凹槽而不接觸，故整個(gè)裝置只有卡槽與細(xì)桿接觸，并且兩個(gè)夾板之間留有一定的縫隙，使得兩個(gè)夾板之間形成一個(gè)類似于蹺蹺板結(jié)構(gòu)，保證卡槽對(duì)應(yīng)處的壓力測(cè)量單元能夠正常工作，可以測(cè)出細(xì)桿與夾板之間的壓力，在隨后的標(biāo)定中，只有保證該壓力恒定，才能保證標(biāo)定的準(zhǔn)確度。S形的拉壓力測(cè)量單元是拉壓力傳感器常使用的結(jié)構(gòu)，為一種經(jīng)典的設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)使得夾板在受到拉壓力作用時(shí)，拉壓力測(cè)量裝置處受到最大的應(yīng)力，從而完成拉壓力的測(cè)量。
[0008]進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，兩個(gè)夾板上設(shè)有安裝孔，安裝孔內(nèi)設(shè)有螺栓。通過螺栓固定，一方面可以調(diào)節(jié)松緊，使得每次夾緊細(xì)桿的壓力相同，重復(fù)性好。
[0009]進(jìn)一步的，在本發(fā)明中，每個(gè)夾板上的拉壓力測(cè)量裝置有2個(gè)，分別設(shè)置于對(duì)稱的兩個(gè)內(nèi)壁上，位于同一個(gè)夾板上的拉壓力測(cè)量裝置組成的應(yīng)變電橋經(jīng)放大電路放大后，由A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)而顯示出拉壓力測(cè)量裝置上的測(cè)量電壓。兩個(gè)夾板上的兩組拉壓力測(cè)量裝置形成互補(bǔ)的狀態(tài)，即兩個(gè)測(cè)量電壓之間互為補(bǔ)償，一個(gè)作為測(cè)力用，另一個(gè)作為補(bǔ)償用，避免設(shè)置在單個(gè)夾板上的拉壓力測(cè)量裝置因安裝誤差、細(xì)桿彎曲等導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。
[0010]本裝置的標(biāo)定方法如下:利用夾板的卡槽將細(xì)桿卡住，調(diào)整螺栓松緊度，記錄壓力測(cè)量單元的力值F，然后按照以下步驟進(jìn)行標(biāo)定，
[0011]步驟一、標(biāo)定拉力:在細(xì)桿兩端分別固定拉環(huán)，在拉環(huán)上穿裝有拉繩，細(xì)桿的一端拉繩懸吊固定使得細(xì)桿及夾板均處于垂直狀態(tài)，此時(shí)記錄拉壓力測(cè)量裝置經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換后輸出的未施加拉力情況下的拉力零點(diǎn)電壓；然后在處于下方的拉繩上依次懸吊砝碼，并同時(shí)記錄不同數(shù)量砝碼對(duì)應(yīng)的兩個(gè)夾板上的拉壓力測(cè)量裝置測(cè)到的一組測(cè)量電壓，直至達(dá)到電壓表的滿量程，完成一次拉力標(biāo)定；此后，將兩個(gè)夾板同時(shí)繞細(xì)桿的圓周依次順序旋轉(zhuǎn)60°，每旋轉(zhuǎn)一次到位后再次擰緊螺栓使得壓力測(cè)量單元的力值為F，然后均按照同樣的方法完成一次拉力標(biāo)定，直至前后總共完成6次拉力標(biāo)定，得到6組測(cè)量電壓值共12個(gè)電壓值，將每組測(cè)量電壓值的2個(gè)電壓值分別減去拉力零點(diǎn)電壓后相加，共得到6組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓；
[0012]步驟二、標(biāo)定壓力:將拉環(huán)去除，調(diào)整螺栓松緊度，使得壓力測(cè)量單元的力值為F，在細(xì)桿兩端分別安裝托盤，所述托盤垂直于細(xì)桿，將其中一個(gè)托盤放置于水平臺(tái)面上使得細(xì)桿及夾板均處于垂直狀態(tài)，此時(shí)記錄拉壓力測(cè)量裝置經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換后輸出的未施加壓力情況下的壓力零點(diǎn)電壓；然后在處于上方的托盤上依次加載砝碼，并同時(shí)記錄不同數(shù)量砝碼對(duì)應(yīng)的兩個(gè)夾板上的拉壓力測(cè)量裝置測(cè)到的一組測(cè)量電壓，直至達(dá)到電壓表的滿量程，完成一次壓力標(biāo)定；此后，將兩個(gè)夾板同時(shí)繞細(xì)桿的圓周依次順序旋轉(zhuǎn)60°，每旋轉(zhuǎn)一次到位后再次擰緊螺栓使得壓力測(cè)量單元的力值為F，然后均按照同樣的方法完成一次壓力標(biāo)定，直至前后總共完成6次壓力標(biāo)定，得到6組測(cè)量電壓值共12個(gè)電壓值，將每組測(cè)量電壓值的2個(gè)電壓值分別減去壓力零點(diǎn)電壓后相加，共得到6組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓；
[0013]步驟三、求解計(jì)算式:將標(biāo)定過程中依次增加砝碼后對(duì)應(yīng)的加載的力值作為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的12組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓作為縱坐標(biāo)，其中根據(jù)加載的力的方向取力值的正負(fù)，補(bǔ)償后的測(cè)量電壓的正負(fù)與其對(duì)應(yīng)的加載的力的正負(fù)相同，繪制二維坐標(biāo)圖，并對(duì)數(shù)據(jù)采用最小二乘擬合得到力-電壓關(guān)系式:u = k.f，其中u為補(bǔ)償后的測(cè)量電壓，k為二維坐標(biāo)圖的斜率，f為砝碼的總重力，對(duì)上述關(guān)系式中的k求倒數(shù)，得到細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器的計(jì)算式:f = k—1.U。
[0014]通過將細(xì)桿的拉壓力均進(jìn)行6次標(biāo)定，得到12組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓和對(duì)應(yīng)的力值，以此制成的二維坐標(biāo)圖，并做最小二乘擬合，將誤差降到可接受范圍，能準(zhǔn)確地反應(yīng)出測(cè)量電壓與對(duì)應(yīng)力值的關(guān)系。之后的使用過程只需保證壓力測(cè)量單元上的力與標(biāo)定時(shí)保持一致，即兩個(gè)夾板夾持細(xì)桿的力不變的情況下，讀出的拉壓力測(cè)量單元的測(cè)量電壓即為細(xì)桿的內(nèi)力。
[0015]有益效果:本發(fā)明提供的細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器及標(biāo)定方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):1、引入了壓力測(cè)量單元，能夠保證在每次安裝時(shí)拉壓力測(cè)量單元對(duì)細(xì)桿的壓力具有一致性，在對(duì)不同的細(xì)桿測(cè)量中，具有重復(fù)性好的特點(diǎn)；2、采用兩個(gè)互為補(bǔ)償?shù)睦瓑毫y(cè)量單元，能夠在細(xì)桿有一定彎曲度的情況下，依然可以精確地測(cè)量細(xì)桿的內(nèi)力；3、測(cè)量過程對(duì)桿件無損傷，不影響桿件在設(shè)備中的工作狀態(tài)。因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)無損測(cè)量且準(zhǔn)確度高、通用度廣的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的夾板正面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的夾板背面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明裝置的拉力標(biāo)定示意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明裝置的壓力標(biāo)定示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0022]如圖1至圖3所示，一種細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器，包括兩個(gè)相同的對(duì)稱設(shè)置的夾板1，兩個(gè)夾板I上分別設(shè)有4個(gè)安裝孔11，安裝孔11內(nèi)均設(shè)有螺栓，每個(gè)夾板I的背面設(shè)有2個(gè)卡槽2和2個(gè)凹槽3，如圖3所示，卡槽2與凹槽3在一條直線上，且凹槽3位于兩個(gè)卡槽2之間，所述卡槽2與細(xì)桿4適配，而凹槽3的尺寸較大，將所述細(xì)桿4卡在2個(gè)卡槽2內(nèi)，細(xì)桿4位于2個(gè)卡槽2之間的桿體從凹槽3中穿過而不與凹槽3接觸；兩個(gè)夾板I通過螺栓背對(duì)背地固定在一起，通過改變螺栓的松緊可調(diào)節(jié)兩個(gè)夾板I之間的距離，從而改變兩個(gè)夾板I之間的夾緊力。每個(gè)夾板I的正面還設(shè)有應(yīng)變片制成的壓力測(cè)量單元5，所述壓力測(cè)量單元5的位置與卡槽2相對(duì)，壓力測(cè)量單元5的下方處的夾板I構(gòu)成彈性梁，能夠測(cè)量出兩個(gè)夾板I對(duì)細(xì)桿4的壓力；每個(gè)夾板I上還設(shè)有拉壓力測(cè)量單元，包括對(duì)準(zhǔn)凹槽3位置的拉壓力測(cè)量孔6和位于拉壓力測(cè)量孔6上下側(cè)的兩個(gè)缺口，上下兩個(gè)缺口的開口相背，上下兩個(gè)缺口及拉壓力測(cè)量孔6整體呈S型，在拉壓力測(cè)量孔6中垂直于卡槽2和凹槽3所在直線方向的對(duì)稱的兩個(gè)內(nèi)壁上設(shè)置有2組拉壓力測(cè)量裝置7，這2個(gè)拉壓力測(cè)量裝置7也為應(yīng)變片，同一個(gè)夾板I上的兩個(gè)應(yīng)變片組成應(yīng)變電橋，兩塊夾板I上的2組拉壓力測(cè)量裝置7形成測(cè)力補(bǔ)償單元。
[0023]下面就本發(fā)明裝置如何標(biāo)定進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的標(biāo)定主要分為拉力標(biāo)定和壓力標(biāo)定兩個(gè)過程，最后根據(jù)前面兩個(gè)過程記錄及檢測(cè)到的力與測(cè)量電壓做進(jìn)一步處理得到最終的計(jì)算式。
[0024]具體地，按照上述介紹，利用夾板I的卡槽2和螺栓配合一起將細(xì)桿4卡住，調(diào)節(jié)螺栓的松緊度，使得之后標(biāo)定過程中以及標(biāo)定好后實(shí)際用于測(cè)量過程中的夾板I上壓力測(cè)量單元5的力值均保持同一個(gè)值，即夾板I夾持細(xì)桿的壓力始終不變，然后按照以下步驟進(jìn)行標(biāo)定:
[0025]步驟一、拉力標(biāo)定:在細(xì)桿4兩端分別固定拉環(huán)8，在拉環(huán)8上穿裝有拉繩，細(xì)桿4的一端拉繩懸吊固定使得細(xì)桿4及夾板I均處于垂直狀態(tài)，此時(shí)記錄拉壓力測(cè)量裝置7經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換后輸出的未施加拉力情況下的拉力零點(diǎn)電壓；然后在處于下方的拉繩上依次懸吊砝碼9，并同時(shí)記錄不同數(shù)量砝碼9對(duì)應(yīng)的拉壓力測(cè)量裝置7上的測(cè)量電壓，直至達(dá)到電壓表的滿量程，完成一次拉力標(biāo)定；此后，松開螺栓，將兩個(gè)夾板I同時(shí)繞細(xì)桿4的圓周依次順序旋轉(zhuǎn)60°，每旋轉(zhuǎn)一次到位后再次擰緊螺栓，并且通過觀察壓力測(cè)量單元5的力值與上次相同，然后均按照同樣的方法完成一次拉力標(biāo)定，直至前后總共完成6次拉力標(biāo)定，得到6組測(cè)量電壓值共12個(gè)電壓值，將每組測(cè)量電壓值的2個(gè)電壓值分別減去拉力零點(diǎn)電壓后相加，共得到6組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓；
[0026]步驟二、壓力標(biāo)定:將拉環(huán)8去除，調(diào)整螺栓松緊度，使得壓力測(cè)量單元5的力值為F，在細(xì)桿4兩端分別安裝托盤10，所述托盤10垂直于細(xì)桿4，將其中一個(gè)托盤10放置于水平臺(tái)面上使得細(xì)桿4及夾板I均處于垂直狀態(tài)，此時(shí)記錄拉壓力測(cè)量裝置7經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換后輸出的未施加壓力情況下的壓力零點(diǎn)電壓；然后在處于上方的托盤10上依次加載砝碼9，并同時(shí)記錄不同數(shù)量砝碼9對(duì)應(yīng)的兩個(gè)夾板I上的拉壓力測(cè)量裝置7測(cè)到的一組測(cè)量電壓，直至達(dá)到電壓表的滿量程，完成一次壓力標(biāo)定；此后，將兩個(gè)夾板I同時(shí)繞細(xì)桿4的圓周依次順序旋轉(zhuǎn)60°，每旋轉(zhuǎn)一次到位后再次擰緊螺栓使得壓力測(cè)量單元5的力值為F，然后均按照同樣的方法完成一次壓力標(biāo)定，直至前后總共完成6次壓力標(biāo)定，得到6組測(cè)量電壓值共12個(gè)電壓值，將每組測(cè)量電壓值的2個(gè)電壓值分別減去壓力零點(diǎn)電壓后相加，共得到6組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓；
[0027]步驟三、求解計(jì)算式:將標(biāo)定過程中依次增加砝碼后對(duì)應(yīng)的加載的力值作為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的12組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓作為縱坐標(biāo)，其中根據(jù)加載的力的方向取力值的正負(fù)，補(bǔ)償后的測(cè)量電壓的正負(fù)與其對(duì)應(yīng)的加載的力的正負(fù)相同，繪制二維坐標(biāo)圖，并對(duì)數(shù)據(jù)采用最小二乘擬合得到力-電壓關(guān)系式:u = k.f，其中u為補(bǔ)償后的測(cè)量電壓，k為二維坐標(biāo)圖的斜率，f為砝碼的總重力，對(duì)上述關(guān)系式中的k求倒數(shù)，得到細(xì)桿4雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器的計(jì)算式:f = k—1.U。
[0028]通過上述方法標(biāo)定好本發(fā)明裝置后，對(duì)與標(biāo)定時(shí)的細(xì)桿4相同粗細(xì)的細(xì)桿均可進(jìn)行內(nèi)力測(cè)試。在實(shí)際使用中，只需將待測(cè)細(xì)桿夾持到凹槽3中，并用螺栓固定，保持壓力測(cè)量單元5的力值與標(biāo)定時(shí)的相同；在未對(duì)細(xì)桿4施加力時(shí)，分別讀取兩個(gè)拉壓力測(cè)量裝置7經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換后得到的零點(diǎn)電壓；在對(duì)細(xì)桿施加力后，再讀取兩個(gè)拉壓力測(cè)量裝置7輸出的電壓，對(duì)輸出的兩組電壓分別減去各自的零點(diǎn)電壓后相加得到電壓值U，帶入計(jì)算式中f =k—1.U，即可計(jì)算得到細(xì)桿4的內(nèi)力。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器，其特征在于:包括兩個(gè)相同的對(duì)稱設(shè)置的夾板(1)，兩個(gè)夾板(I)背對(duì)背固定在一起，兩個(gè)夾板(I)之間的距離可調(diào)，兩個(gè)夾板(I)之間留有縫隙；每個(gè)夾板(I)的背面設(shè)有卡槽(2 )和凹槽(3 )，所述卡槽(2 )與凹槽(3 )在一條直線上，所述卡槽(2)與細(xì)桿(4)適配，所述細(xì)桿(4)卡在卡槽(2)內(nèi)并從凹槽(3)中穿過而不與凹槽(3)接觸；每個(gè)夾板(I)的正面設(shè)有壓力測(cè)量單元(5)，所述壓力測(cè)量單元(5)的位置與卡槽(2)相對(duì)；每個(gè)夾板(I)上還設(shè)有拉壓力測(cè)量單元，包括對(duì)準(zhǔn)凹槽(3)位置的拉壓力測(cè)量孔(6)和位于拉壓力測(cè)量孔(6)上下側(cè)的兩個(gè)缺口，上下兩個(gè)缺口的開口相背，上下兩個(gè)缺口及拉壓力測(cè)量孔(6)整體呈S型，在拉壓力測(cè)量孔(6)的垂直于卡槽(2)和凹槽(3)所在直線方向的內(nèi)壁處設(shè)置有拉壓力測(cè)量裝置(7 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)桿(4)雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器，其特征在于:兩個(gè)夾板(I)上設(shè)有安裝孔(11)，安裝孔(11)內(nèi)設(shè)有螺栓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)桿(4)雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器，其特征在于:每個(gè)夾板(I)上的拉壓力測(cè)量裝置(7)有2個(gè)，分別設(shè)置于對(duì)稱的兩個(gè)內(nèi)壁上，位于同一個(gè)夾板(I)上的拉壓力測(cè)量裝置(7)組成的應(yīng)變電橋經(jīng)放大電路放大后，由A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)而顯示出拉壓力測(cè)量裝置(7)上的測(cè)量電壓。
4.一種細(xì)桿雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器的標(biāo)定方法，其特征在于:利用夾板(I)的卡槽(2)將細(xì)桿(4)卡住，調(diào)整螺栓松緊度，記錄壓力測(cè)量單元(5)的力值F，然后按照以下步驟進(jìn)行標(biāo)定， 步驟一、標(biāo)定拉力:在細(xì)桿(4)兩端分別固定拉環(huán)(8 )，在拉環(huán)(8 )上穿裝有拉繩，細(xì)桿(4)的一端拉繩懸吊固定使得細(xì)桿(4)及夾板(I)均處于垂直狀態(tài)，此時(shí)記錄拉壓力測(cè)量裝置(7)經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換后輸出的未施加拉力情況下的拉力零點(diǎn)電壓；然后在處于下方的拉繩上依次懸吊砝碼(9)，并 同時(shí)記錄不同數(shù)量砝碼(9)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)夾板(I)上的拉壓力測(cè)量裝置(7)測(cè)到的一組測(cè)量電壓，直至達(dá)到電壓表的滿量程，完成一次拉力標(biāo)定；此后，將兩個(gè)夾板(I)同時(shí)繞細(xì)桿(4)的圓周依次順序旋轉(zhuǎn)60°，每旋轉(zhuǎn)一次到位后再次擰緊螺栓使得壓力測(cè)量單元(5)的力值為F，然后均按照同樣的方法完成一次拉力標(biāo)定，直至前后總共完成6次拉力標(biāo)定，得到6組測(cè)量電壓值共12個(gè)電壓值，將每組測(cè)量電壓值的2個(gè)電壓值分別減去拉力零點(diǎn)電壓后相加，共得到6組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓； 步驟二、標(biāo)定壓力:將拉環(huán)(8)去除，調(diào)整螺栓松緊度，使得壓力測(cè)量單元(5)的力值為F，在細(xì)桿(4)兩端分別安裝托盤(10)，所述托盤(10)垂直于細(xì)桿(4)，將其中一個(gè)托盤(10)放置于水平臺(tái)面上使得細(xì)桿(4)及夾板(I)均處于垂直狀態(tài)，此時(shí)記錄拉壓力測(cè)量裝置(7)經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換后輸出的未施加壓力情況下的壓力零點(diǎn)電壓；然后在處于上方的托盤(10)上依次加載砝碼(9)，并同時(shí)記錄不同數(shù)量砝碼(9)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)夾板(I)上的拉壓力測(cè)量裝置(7)測(cè)到的一組測(cè)量電壓，直至達(dá)到電壓表的滿量程，完成一次壓力標(biāo)定；此后，將兩個(gè)夾板(O同時(shí)繞細(xì)桿(4)的圓周依次順序旋轉(zhuǎn)60°，每旋轉(zhuǎn)一次到位后再次擰緊螺栓使得壓力測(cè)量單元(5)的力值為F，然后均按照同樣的方法完成一次壓力標(biāo)定，直至前后總共完成6次壓力標(biāo)定，得到6組測(cè)量電壓值共12個(gè)電壓值，將每組測(cè)量電壓值的2個(gè)電壓值分別減去壓力零點(diǎn)電壓后相加，共得到6組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓； 步驟三、求解計(jì)算式:將標(biāo)定過程中依次增加砝碼后對(duì)應(yīng)的加載的力值作為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的12組補(bǔ)償后的測(cè)量電壓作為 縱坐標(biāo)，其中根據(jù)加載的力的方向取力值的正負(fù)，補(bǔ)償后的測(cè)量電壓的正負(fù)與其對(duì)應(yīng)的加載的力的正負(fù)相同，繪制二維坐標(biāo)圖，并對(duì)數(shù)據(jù)采用最小二乘擬合得到力-電壓關(guān)系式:U = k.f，其中U為補(bǔ)償后的測(cè)量電壓，k為二維坐標(biāo)圖的斜率，f為砝碼的總重力，對(duì)上述關(guān)系式中的k求倒數(shù)，得到細(xì)桿(4)雙向內(nèi)力測(cè)量傳感器的 計(jì)算式:f = k=-1.U。
【文檔編號(hào)】G01L1/22GK103884458SQ201410119136
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】宋愛國, 潘棟成, 李會(huì)軍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)