本发明属于应变传感器校准技术领域，具体涉及一种双向应变场产生与加载装置。
背景技术：
应变传感器广泛应用于航空、航天、冶金制造等工业领域，用以实现对结构应力应变参数的测量与监控，确保结构强度与安全。目前国内对于常温下、高温下应变传感器的校准均无相关规程规范，也没有专用的校准装置。国内对高温应变传感器的应用研究较多，校准技术研究很少，有部分高校、科研院所开展了应变片标定研究，但没有形成专用的校准装置。
国标《GB/T 13992-2010金属粘贴式电阻应变计》规定，常温下对电阻应变计可采用等强度梁进行测试，实质是采用等强度梁抽样测试，其方法是通过加载砝码产生应变，利用梁结构参数及砝码重量推算应变值，或者预先在等强度梁理论线性区粘贴固定2个进口应变传感器作为标准，将待标定传感器粘贴固定2个标准传感器之间；将被测传感器输出值与另2只应变传感器平均应变输出比对，来评估该批次应变传感器特性，均属于抽样比对测试，无法进行实现准确校准。
由于一般应变梁只能单侧受拉力加载，朝一个方向变形，在梁的两侧分别产生正、负应变场，因此只能在两侧分别安装应变传感器，分别进行正应变、负应变标定测试，无法实现一次安装，单只传感器正负全量程标定、校准。对于高温应变传感器，如果采用不同位置多次安装、升降温，甚至会造成传感器、加载结构的老化，影响使用寿命。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种双向应变场产生与加载装置，可实现一次安装，单只传感器正负全量程校准，并提高传感器校准精度。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种双向应变场产生与加载装置，包括电机、丝杠、下丝杠滑块、下传力梁、上丝杠滑块、导轨、上传力梁、外侧传力杆、内侧传力杆、传力杠杆、简支梁、圆柱传力轴；电机与丝杠连接，丝杠与下丝杠滑块和上丝杠滑块连接，下丝杠滑块和上丝杠滑块之间连接有下传力梁，上丝杠滑块上部连接有上传力梁，下丝杠滑块和上丝杠滑块两侧均与导轨连接，下传力梁的两端与外侧传力杆连接，上传力梁的两端与内侧传力杆连接，传力杠杆的两端通过圆柱传力轴分别与外侧传力杆和内侧传力杆连接，简支梁与传力杠杆连接。
所述的丝杠采用左旋和右旋组合式螺纹结构，通过改变电机旋转方向，使下丝杠滑块和上丝杠滑块沿不同方向加载，配合传力杠杆达到正负载荷的加载。
所述的电机旋转带动丝杠转动，丝杠转动带动下丝杠滑块和上丝杠滑块上下运动，下丝杠滑块和上丝杠滑块通过销连接将力传递给水平布置的下传力梁和上传力梁并使下传力梁和上传力梁上下运动，下传力梁和上传力梁的上下运动通过销连接传递给外侧传力杆和内侧传力杆，外侧传力杆和内侧传力杆通过圆柱传力轴将力载荷施加给简支梁。
负应变产生过程：电机正转时，上丝杠滑块向下运动，带动上传力梁及内侧传力杆向下运动，通过圆柱传力轴向下压简支梁，使简支梁上表面产生压缩应变；在控制系统内环实时监测电机内部角度编码器控制转动角位置，外环实时监测控制上丝杠滑块运动位置，量化调节并控制加载量，实现变形量的调节控制；负应变释放过程：下丝杠滑块向上运动，下传力梁及外侧传力杆的力载荷得到释放；正应变产生过程：电机反转，上传力梁及内侧传力杆释放力载荷，下传力梁及外侧传力杆向下运动，通过传力杠杆后产生矢量方向向上的力，通过圆柱传力轴向上顶简支梁，使简支梁上表面产生拉伸应变，在控制系统内环实时监测电机内部角度编码器控制转动角位置，外环实时监测控制下丝杠滑块运动位置，量化调节并控制加载量，实现变形量的调节控制。
所述的下传力梁和上传力梁采用K3高温合金材料。
所述的电机采用双电机形式。
所述的丝杠采用双丝杠形式。
本发明所取得的有益效果为：
本发明能够对应变梁进行双向拉、压力加载，从而在应变梁同一侧等应变区域产生正、负应变场，实现对应变传感器单次安装后即可完成正负量程的校准。双向应变场的产生依靠电机正反转并带动传力丝杠，从而在传力梁上产生双向加载力，加载力作用在简支梁上使梁发生应力形变，从而产生双向应变场。本发明适用于普通常温应变传感器、高温应变传感器校准时的应变场产生与加载。
附图说明
图1为本发明所述双向应变场产生与加载装置结构图；
图中：1、电机；2、丝杠；3、下丝杠滑块；4、下传力梁；5、上丝杠滑块；6、导轨；7、上传力梁；8、外侧传力杆；9、内侧传力杆；10、传力杠杆；11、简支梁；12、圆柱传力轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明所述双向应变场产生与加载装置包括电机1、丝杠2、下丝杠滑块3、下传力梁4、上丝杠滑块5、导轨6、上传力梁7、外侧传力杆8、内侧传力杆9、传力杠杆10、简支梁11、圆柱传力轴12；
电机1与丝杠2连接，丝杠2与下丝杠滑块3和上丝杠滑块5连接，下丝杠滑块3和上丝杠滑块5之间连接有下传力梁4，上丝杠滑块5上部连接有上传力梁7，下丝杠滑块3和上丝杠滑块5两侧均与导向支撑导轨6连接，下传力梁4的两端与外侧传力杆8连接，上传力梁7的两端与内侧传力杆9连接，传力杠杆10的两端通过圆柱传力轴12分别与外侧传力杆8和内侧传力杆9连接，简支梁11与传力杠杆10连接。
为了能够实现简支梁11正负载荷的均匀加载，丝杠2采用左旋和右旋组合式螺纹结构，通过改变加力电机1旋转方向，使下丝杠滑块3和上丝杠滑块5沿不同方向加载，配合传力杠杆10达到正负载荷的加载。该装置主体结构采用框架结构形式，力加载矢量通过导向机构确定，导向机构采用圆柱导轨6实现，矢量方向通过电机1旋转方向确定。
电机1旋转带动丝杠2转动，丝杠2转动带动下丝杠滑块3和上丝杠滑块5上下运动，下丝杠滑块3和上丝杠滑块5通过销连接将力传递给水平布置的下传力梁4和上传力梁7并使下传力梁4和上传力梁7上下运动，下传力梁4和上传力梁7的上下运动通过销连接传递给外侧传力杆8和内侧传力杆9，外侧传力杆8和内侧传力杆9另一端固定两个圆柱传力轴12，通过圆柱传力轴12的作用将力载荷施加给简支梁11。
负应变产生过程：电机1正转时，上丝杠滑块5向下运动，带动上传力梁7及内侧传力杆9向下运动，通过圆柱传力轴12向下压简支梁11，使简支梁11上表面产生负(压缩)应变；在控制系统内环实时监测电机1内部角度编码器控制转动角位置，外环实时监测控制上丝杠滑块5运动位置，量化调节并控制加载量，从而实现变形量(应变)的调节控制。
负应变释放过程：下丝杠滑块3向上运动，下传力梁4及外侧传力杆8的力载荷得到释放。
正应变产生过程：电机1反转，上传力梁7及内侧传力杆9释放力载荷，下传力梁4及外侧传力杆8向下运动，通过传力杠杆10后产生矢量方向向上的力，通过圆柱传力轴12向上顶简支梁11，使简支梁11上表面产生正(拉伸)应变。在控制系统内环实时监测电机1内部角度编码器控制转动角位置，外环实时监测控制下丝杠滑块3运动位置，量化调节并控制加载量，从而实现变形量(应变)的调节控制。
为使力加载机构提供较大拉力及传力销均匀受力，采用双电机1、双丝杠2形式，载荷力的平衡采用4只高精度力传感器、1只双探头光栅位移传感器进行测量并实现闭环控制，通过力平衡控制系统实现两载荷力平衡均匀输出。
下传力梁4和上传力梁7采用K3高温合金材料，适应高温应变场产生过程，确保有足够的强度、刚度。