一种套管动态张力检测装置及方法与流程

本发明属于光电传感领域，具体涉及一种套管动态张力检测装置及方法。

背景技术：

在松套成缆工序中，套管放线张力对光缆中光纤余长影响很大，在生产中必须对套管放线张力严格控制。而对于不同的生产速度，由于摩擦力的变化等原因，套管的动态张力是变化的。而目前对套管放线张力的检测方法一般是在生产线停止状态下使用弹簧拉力计测量，现有的线缆张力测试设备都是采用测量线缆的合力，难以对套管生产过程中的动态张力进行监测。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种套管动态张力检测装置及方法，有效检测出套管在生产过程中的动态张力，为进一步调节放线张力大小提供依据，灵敏度高，便于使用及维护，可直接安设到线缆生产的成缆设备上。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种套管动态张力检测装置，至少包括固定架、弓形支架、线位移传感器、第一线性弹簧和第二线性弹簧，弓形支架的中部套设在固定架上，弓形支架的两端分别安设有第一固定导轮、第二固定导轮，固定架的底部设置有挡块及固定在挡块上的第三导轮，线位移传感器安设在固定架的上部，固定架靠近线位移传感器的底部设置一挡板，第一线性弹簧和第二线性弹簧配置在线位移传感器测量方向的固定架上，第一线性弹簧位于该挡板与弓形支架中部顶面之间，第二线性弹簧位于弓形支架中部底面与固定架底部挡块之间；第三导轮与第一固定导轮、第二固定导轮的距离相等。

按上述方案，所述第三导轮的固定架与线位移传感器配合(线位移传感器有足够量程)，线位移传感器的输出端与计算机相连。

按上述方案，所述第一线性弹簧和第二线性弹簧采用微型气缸替代。

按上述方案，所述弓形支架的两端的第一固定导轮、第二固定导轮的上部及固定架的第三导轮下部之间为被测套管的部位。

本发明还提供了一种上述套管动态张力在线检测装置的检测方法，包括如下步骤：

S1、被测套管依次穿过第一固定导轮的上部、第三导轮的下部和第二固定导轮的上部，套管与固定架之间形成一个θ的夹角；

S2、当套管运行穿过三个导轮时，套管对第三导轮的作用力使得线位移传感器产生一定位移，该位移记录并输出至计算机，同时第一线性弹簧和第二线性弹簧产生不同大小的形变；

S3、计算机根据线位移传感器位移值，弓形支架的第一固定导轮、第三导轮的圆心距离，套管对第三导轮的作用力；通过力的合成与分解关系实时计算套管的动态张力大小。

按上述方案，套管的动态张力大小的计算方法具体如下：

①在无套管穿过的状态下，第三导轮位置记为零点，设第二线性弹簧弹簧系数为k₁、被拉伸x₁，第一线性弹簧弹簧系数为k₂、被压缩x₀，第三导轮重力为G_第三导轮，此时通过力的合成与分解满足关系式：k₂x₀+k₁x₁＝G_第三导轮；

②让套管依次穿过第一固定导轮的上部、第三导轮的下部和第二固定导轮的上部，在生产过程中，套管以一定速度运动时，套管对第三导轮的作用力为T，第三导轮产生一个位移，通过位移传感器测量出第三导轮产生的位移值S₁，此时通过力的合成与分解满足关系式：T+k₁(x₁-S₁)+k₂(x₀-S₁)＝G_第三导轮，则套管对第三导轮的作用力T为：T＝(k₁+k₂)×S₁，根据套管与固定架夹角θ，得到套管的动态张力T_tube为：

按上述方案，实时检测套管动态张力时，计算机保存张力与时间关系曲线，同时实时调节套管张力大小。

本发明的工作原理：当套管运行穿过各个导轮时，线位移传感器产生位移，线位移传感器在测量方向上的位移使弹簧或微型气缸产生不同大小的力值，将位移传感器的测量值输入计算机，计算机配置位移与张力大小换算程序，将位移通过计算机中的分析程序进行分析，计算出套管所呈角度，实时检测套管通过三个导轮的动态张力。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明通过对位移的精确测量达到对套管动态张力测量的目的，能够自动地有效检测出套管在生产过程中的动态张力，并为进一步调节放线张力大小提供依据，灵敏度高，便于使用及维护；

2、本发明结构简单，设置合理，可直接安设到线缆生产的成缆设备上，使用操作方便，从而有效提高线缆生产中的张力监测的准确性及即时性。

附图说明

图1为本发明套管动态张力检测装置的结构示意图；

图中，1-固定架，2-弓形支架，3-线位移传感器，4-第一线性弹簧，5-第二线性弹簧，6-套管，11-第三导轮，21-第一固定导轮，22-第二固定导轮。

具体实施方式

下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

参照图1所示，本发明所述的套管动态张力检测装置，至少包括固定架1、弓形支架2、线位移传感器3、第一线性弹簧4和第二线性弹簧5，弓形支架2的中部套设在固定架1上，弓形支架2的两端分别安设有第一固定导轮21、第二固定导轮22，固定架1的底部设置有挡块及固定在挡块上的第三导轮11，线位移传感器3安设在固定架1的上部，固定架1靠近线位移传感器3的底部设置一挡板，第一线性弹簧4和第二线性弹簧5配置在线位移传感器3测量方向的固定架1上，第一线性弹簧4位于该挡板与弓形支架2中部顶面之间，第二线性弹簧5位于弓形支架2中部底面与固定架1底部挡块之间；第三导轮11与第一固定导轮21、第二固定导轮22的距离相等。

第三导轮11的固定架1与线位移传感器3配合(线位移传感器有足够量程)，线位移传感器的输出端与计算机相连。

第一线性弹簧4和第二线性弹簧5还可以采用微型气缸替代。

弓形支架2的两端的第一固定导轮21、第二固定导轮22的上部及固定架1的第三导轮11下部之间为被测套管6的部位。

本发明套管动态张力在线检测装置的检测方法，包括如下步骤：

S1、被测套管6依次穿过第一固定导轮21的上部、第三导轮11的下部和第二固定导轮22的上部，套管6与固定架1之间形成一个θ的夹角；

S2、当套管6运行穿过三个导轮时，套管6对第三导轮11的作用力使得线位移传感器3产生一定位移，该位移记录并输出至计算机，同时第一线性弹簧4和第二线性弹簧5产生不同大小的形变；

S3、计算机根据线位移传感器3位移值，弓形支架的第一固定导轮21、第三导轮11的圆心距离，套管6对第三导轮11的作用力；通过力的合成与分解关系实时计算套管6的动态张力大小。

套管6的动态张力大小的计算方法具体如下：

①在无套管6穿过的状态下，第三导轮11位置记为零点，设第二线性弹簧5弹簧系数为k₁、被拉伸x₁，第一线性弹簧4弹簧系数为k₂、被压缩x₀，第三导轮重力为G_第三导轮，此时通过力的合成与分解满足关系式：k₂x₀+k₁x₁＝G_第三导轮；

②让套管6依次穿过第一固定导轮21的上部、第三导轮11的下部和第二固定导轮22的上部，在生产过程中，套管6以一定速度运动时，套管6对第三导轮11的作用力为T，第三导轮11产生一个位移，通过位移传感器测量出第三导轮11产生的位移值S₁，此时通过力的合成与分解满足关系式：T+k₁(x₁-S₁)+k₂(x₀-S₁)＝G_第三导轮，则套管6对第三导轮11的作用力T为：T＝(k₁+k₂)×S₁，根据套管6与固定架1(第三导轮11连杆)夹角θ，得到套管6此时的动态张力T_tube为：

实时检测套管6动态张力时，计算机保存张力与时间关系曲线，同时实时调节套管6张力大小。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。