专利名称：一种振弦式应变传感器校准装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及计量校准设备，具体是涉及一种振弦式应变传感器校准装置。
背景技术：
在土木工程及结构领域中，结构件小微变形的测量常用位移计测量和电测应变技 术(电阻应变片测量)。 一般位移计测量其精度较低，不适合测量精度的场合；电测应变技 术虽有较高的测量精度，但使用不甚方便，特别在野外作业、无电源和环境差的条件下，其 使用和测量都受一定的影响，且作业人员需有一定的专业测试技能。 然而，在工程结构变形测试领域在中一种具有使用简便，定稳性好，精度高，外界 环境适应性广的振弦式应变传感器日渐广泛采用。振弦式应变传感器用于小或微变形位 移量的测量，包括安装块，锥尖螺钉，保护管，钢弦，热敏电阻，电磁线圈，调节螺钉；传感器 两端的安装块粘固被测物上，被测物的变形(伸长或縮短)使传感器的钢弦长度发生变化 (钢弦张力改变)；在钢弦张力变化作用下，钢弦振动使电磁线圈的电量改变。利用振弦原 理，通过测试传感器内"钢弦"振动的频率达到测量传感器的长度量变化目的。于是通过频 率计测出钢弦振动的频率。 这种间接的测量方法需将频率和长度物理量转换、等同，即须量值的"校准"。
目前，振弦式应变传感器校准方法是在受力状态下测量传感器长度(钢弦长)的 变化AL和钢弦振动频率的变化量Af，确定其关系式AL二lL(Af)2，其中e二AL/ L(称为应变)，A f为校准修正值。 现有校准仪一般用千分表作量具，量程1 3mm、分辨率为1%。，其不足之处是测量 范围小和测量分辨率偏低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有校准仪测量技术存在的问题，提供一种测量准确度高 和高精度测量范围宽的振弦式应变传感器校准装置。
本发明的目的通过下述方案实现 —种振弦式应变传感器校准装置，包括旋节柄、支架、螺纹差动微调机构、千分表、 表座5、测杆、引伸计、测量显示仪、定套环、锁紧件、频率计和振弦式应变传感器；所述振弦 式应变传感器两端的安装块分别套上定套环，定套环通过锁紧件安装在支架上，旋节柄通 过螺纹差动微调机构与千分表连接，千分表设置在表座上，表座两端分别与螺纹差动微调 机构和振弦式应变传感器连接；测杆为两根，分别固定在支架上下端，引伸计两端分别与两 测杆连接，引伸计与测量显示仪连接，引伸计位于振弦式应变传感器的一侧；频率计与振弦 式应变传感器连接。 为进一步实现本发明目的，所述旋节柄设置在校准支架上端中部。 所述螺纹差动微调机构包括丝杠和螺母，在丝杠上设有两种不同的螺纹，针对两
种不同罗纹分别配置相应的螺母，其中，一个螺母为不动螺母，被固定在支架上；另一个螺母为活动螺母，安装在与旋节柄连接的丝杠上。 所述引伸计为悬臂电阻应变式引伸计。 所述振弦式应变传感器两端粘固被测物上。 相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果 (1)所述螺纹差动微调机构是利用差动螺旋传动原理，实现旋转微调移动的功能。
(2)所述悬臂电阻应变式引伸计用作量具，其测量范围0 Almm(Al为所用引伸 计测量范围最大值)，准确度为±(1+1/50) ym，分辨率达10—6。实现宽范围测量和测量准 确度的提高。 (3)所述2000标准负荷测量仪为测量显示仪，其为超高分辨率和准确度高的仪 表，由多段线性修整和超宽调节量程的性能。可满足精度高、范围宽和稳定好的测量要求。
(4)本装置校准测量精度高、操作简捷和仿真性强，适用于各类"等级"的计量校 准。
图1是振弦式应变传感器校准装置的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不 局限性于实施例表示的范围。 如图1所示，振弦式应变传感器校准装置，包括旋节柄1、支架2、螺纹差动微调机 构3、千分表4、表座5、测杆6、引伸计7、测量显示仪8、定套环9、锁紧件10、频率计11和振 弦式应变传感器12。振弦式应变传感器12两端的安装块分别套上定套环9，定套环9通过 锁紧件10安装在支架2，旋节柄1设置在校准支架1上端中部，旋节柄1通过螺纹差动微调 机构3与千分表4连接，千分表4设置在表座5上，表座5两端分别与螺纹差动微调机构3 和振弦式应变传感器12连接，千分表4位于振弦式应变传感器10的上端；测杆6为两根， 分别固定在支架2上下端，引伸计7两端分别与两测杆6连接，引伸计7与测量显示仪8连 接，引伸计7位于振弦式应变传感器12的一侧；频率计11与振弦式应变传感器10连接。
旋节柄1是旋动螺纹差动微调机构；支架2是校准装置骨架体；螺纹差动微调机 构3包括丝杠和螺母，实现旋转螺距差的轴向移动，采用螺纹差动微调机构实现旋转微调 移动的功能，其丝杠螺母传递是在同一丝杠上设有两种不同的螺纹，针对两种不同罗纹分 别配置相应的螺母，其中，一个螺母为不动螺母，被固定在支架2上；另一个螺母为活动螺 母，安装在与旋节柄l连接的丝杠上。当旋动丝杠时，活动螺母(即可移动部件)沿丝杠轴 向移动(移动量为螺距的差值)。千分表4(型号801-01，量程0 lmm，分辨率0. OOlmm， 由哈尔滨量具刃具集团有限公司生产)为机械式位移量具。表座5起到固定测量表作用。 测杆6将移动量传递致引伸计。引伸计7(型号AWY50-5，级别0. 5级，长春市奥维精密试 验设备有限公司生产)为悬臂电阻应变式引伸计，是校准测量量具，是一种应变测量电子 引伸计。测量显示仪8(型号2000A，北京毅弘基源科技发展中心生产)实现输入电信号放 大、量化、显示(需与引伸计作位移移动量"标定")。定套环9为弦式应变传感器端部的定 位件。频率计11 (型号DT615，澳大利亚Datataker公司生产)用于测量振弦式应变传感
4器内钢弦振动的频率。振弦式应变传感器12(型号BGK-4420，北京基康科技有限公司生 产)的传感器两端粘固被测物上，被测物的变形(伸长或縮短)使传感器的钢弦长度发生 变化(钢弦张力改变)。在钢弦张力变化作用下，钢弦振动使电磁线圈的电量改变，通过频 率计11测出钢弦振动的频率。 使用时，先调节旋节柄1使螺纹差动微调机构3至适当位置；将振弦式应变传感器 12的端部分别套上定套环9，用螺栓紧固锁紧件6于支架1中；预压千分表4行程约0. 5mm 并固紧在表座5上；引伸计7两臂杆与测杆6系紧并与测量显示仪9连接；振弦式应变传感 器l连接上频率计ll。 转动旋节柄1可操纵螺纹差动微调机构3产生纵向微量移动，使振弦式应变传感 器12受拉(或受压)作用，其钢弦长(L)发生伸长或縮短。从而"触感"千分表4和引伸计 7 "动作"，即可读取千分表4指针数值(此数可作参考用)和测量显示仪8示值数(A L)。 与此同时，频率计11测出振弦式应变传感器12 "钢弦"振动频率变化量(Af)。将所测量 数值代入关系式《=AL/L(Af)2，其中e = AL/L(称为应变)，计算系数l ，最后可确 立应变与频率关系式e = ; (Af"，从而实现应变与频率物理量等同的"校准"。可见，校 准装置的引伸计分辨率越高，其测量准确度就越高、精度就高。
如上所述，便可较好地实现本发明。
权利要求
一种振弦式应变传感器校准装置，其特征在于包括旋节柄、支架、螺纹差动微调机构、千分表、表座5、测杆、引伸计、测量显示仪、定套环、锁紧件、频率计和振弦式应变传感器；所述振弦式应变传感器两端的安装块分别套上定套环，定套环通过锁紧件安装在支架上，旋节柄通过螺纹差动微调机构与千分表连接，千分表设置在表座上，表座两端分别与螺纹差动微调机构和振弦式应变传感器连接；测杆为两根，分别固定在支架上下端，引伸计两端分别与两测杆连接，引伸计与测量显示仪连接，引伸计位于振弦式应变传感器的一侧；频率计与振弦式应变传感器连接。
2. 根据权利要求1所述的振弦式应变传感器校准装置，其特征在于所述旋节柄设置 在校准支架上端中部。
3. 根据权利要求1所述的振弦式应变传感器校准装置，其特征在于所述螺纹差动微 调机构包括丝杠和螺母，在丝杠上设有两种不同的螺纹，针对两种不同罗纹分别配置相应 的螺母，其中，一个螺母为不动螺母，被固定在支架上；另一个螺母为活动螺母，安装在与旋 节柄连接的丝杠上。
4. 根据权利要求1所述的振弦式应变传感器校准装置，其特征在于所述引伸计为悬 臂电阻应变式引伸计。
5. 根据权利要求1所述的振弦式应变传感器校准装置，其特征在于所述振弦式应变 传感器两端粘固被测物上。
全文摘要
本发明公开了一种振弦式应变传感器校准装置，其振弦式应变传感器两端的安装块分别套上定套环，定套环通过锁紧件安装在支架上，旋节柄通过螺纹差动微调机构与千分表连接，千分表设置在表座上，表座两端分别与螺纹差动微调机构和振弦式应变传感器连接；测杆为两根，分别固定在支架上下端，引伸计两端分别与两测杆连接，引伸计与测量显示仪连接，引伸计位于振弦式应变传感器的一侧；频率计与振弦式应变传感器连接。本发明利用差动螺旋传动原理，实现旋转微调移动的功能；测量精度高，实现宽范围测量，操作简捷和极具仿真地校准振弦式应变传感器，适用于各类“等级”场合的计量校准。
文档编号G01B5/30GK101738157SQ20091021398
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者张汉平, 王涛, 胡迟春, 钟穗东 申请人:华南理工大学