一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明涉及一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，屬于計(jì)量器具領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]
光纖光柵動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)因其抗干擾的特性，主要用于復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)變測(cè)量工作，針對(duì)其的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)技術(shù)用于保證測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和可靠性。
[0003]應(yīng)變校準(zhǔn)技術(shù)主要由不同原理的應(yīng)變校準(zhǔn)儀來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)變校準(zhǔn)儀可用于由應(yīng)變電阻或光纖光柵應(yīng)變傳感器構(gòu)成應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)工作，但是由于其原理的不同。低頻動(dòng)態(tài)信號(hào)的校準(zhǔn)目前僅限于靜態(tài)梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生靜態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號(hào)實(shí)現(xiàn)的校準(zhǔn)。高頻動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)的校準(zhǔn)裝置僅能通過(guò)對(duì)傳感器和應(yīng)變儀(或光纖光柵解調(diào)儀)實(shí)現(xiàn)分步校準(zhǔn)。
[0004]以上校準(zhǔn)系統(tǒng)的不足:
1、靜態(tài)梁結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號(hào)，但是由于其結(jié)構(gòu)特性，僅能產(chǎn)生靜態(tài)拉壓信號(hào)，無(wú)法產(chǎn)生更高頻率的幅值可控標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)。
[0005]2、靜態(tài)梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變方向切換調(diào)整裝置過(guò)程緩慢，無(wú)法快速切換方向；
3、動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀可以實(shí)現(xiàn)電阻應(yīng)變傳感器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，但是因?yàn)槠涫请娦盘?hào)的校準(zhǔn)過(guò)程，不產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)，因此不適用于光纖光柵應(yīng)變傳感器構(gòu)成應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)；
4、針對(duì)高頻動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)的校準(zhǔn)無(wú)法產(chǎn)生高頻的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)，因此實(shí)現(xiàn)的是分步校準(zhǔn)，系統(tǒng)測(cè)量不確定度僅能通過(guò)合成計(jì)算獲得，無(wú)法通過(guò)直接校準(zhǔn)獲得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]
本發(fā)明的目的在于提供一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量裝置的校準(zhǔn)過(guò)程。
[0007]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案完成:
一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，包含調(diào)整裝置，調(diào)整裝置內(nèi)設(shè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿，電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿之間設(shè)有金屬墊塊；金屬墊塊上方至少設(shè)有二個(gè)激光位移傳感器，激光位移傳感器與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制器與電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置連接。
[0008]所述調(diào)整裝置包括調(diào)整螺絲，所述調(diào)整螺絲兩端分別設(shè)有壓緊盤(pán)，包括:上壓緊盤(pán)和下壓緊盤(pán)，上壓緊盤(pán)的底表面上固定安裝有電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置，下壓緊盤(pán)放置有標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿。
[0009]所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置包括:至少三個(gè)壓電陶瓷。
[0010]所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置與金屬墊塊呈點(diǎn)接觸。
[0011 ] 所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置可由電磁式驅(qū)動(dòng)裝置代替。
[0012]所述激光位移傳感器可由其它非接觸式的位移傳感器代替。
[0013]所述計(jì)算機(jī)用于接收激光位移傳感器測(cè)量信號(hào)作為反饋來(lái)控制壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)控制器。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1.通過(guò)壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)力、頻率可調(diào)；
2.壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)kHz級(jí)頻率的振動(dòng)，使得應(yīng)變桿材料產(chǎn)生較高頻率的應(yīng)變；
3.標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿材料的正反兩個(gè)方向的應(yīng)變上限值可通過(guò)壓緊裝置的調(diào)整螺絲進(jìn)行調(diào)
-K-
T ；
4.通過(guò)激光位移傳感器進(jìn)行測(cè)量對(duì)幅值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0015]【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1
本發(fā)明調(diào)整裝置包括調(diào)整螺絲1，所述調(diào)整螺絲I兩端分別設(shè)有壓緊盤(pán)2，壓緊盤(pán)2包括:上壓緊盤(pán)和下壓緊盤(pán)，上壓緊盤(pán)的底表面上固定安裝壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置3，電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置3為三個(gè)壓電陶瓷，下壓緊盤(pán)放置有標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6，壓電陶瓷與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6間設(shè)有金屬墊塊5 ;壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置3與金屬墊塊5呈點(diǎn)接觸，金屬墊塊5與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6呈面接觸，金屬墊塊5上方設(shè)有三個(gè)激光位移傳感器，激光位移傳感器與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制器4分別與三個(gè)壓電陶瓷連接。
[0017]工作時(shí)，根據(jù)所要產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號(hào)的變化范圍和頻率，計(jì)算調(diào)整螺絲I所施加的預(yù)緊力大小和驅(qū)動(dòng)控制器4的控制信號(hào)大小，計(jì)算完成后，通過(guò)調(diào)整螺絲I施加計(jì)算好的預(yù)緊力，調(diào)整所產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號(hào)的起始應(yīng)變。開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)控制器4，給壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置3控制信號(hào)，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置3開(kāi)始振動(dòng)，同時(shí)通過(guò)三點(diǎn)推動(dòng)金屬墊塊5，金屬墊塊5通過(guò)面接觸對(duì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6施加一定頻率的壓力，產(chǎn)生壓應(yīng)變。當(dāng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置3按驅(qū)動(dòng)信號(hào)的曲線減小時(shí)，由標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6因自身的力學(xué)性能回彈，產(chǎn)生相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6起始位置的拉向應(yīng)變。如此交替往復(fù)，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6產(chǎn)生持續(xù)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。
[0018]標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6產(chǎn)生持續(xù)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)，由三個(gè)激光位移傳感器7構(gòu)成的位移測(cè)量組合測(cè)量金屬墊塊5三個(gè)方向等長(zhǎng)度點(diǎn)上的高度，并反饋至計(jì)算機(jī)8，由計(jì)算機(jī)8進(jìn)行計(jì)算，并調(diào)整壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置3中各個(gè)方向壓電陶瓷的控制電壓，從而穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6的振動(dòng)幅度，并減小各個(gè)方向的振動(dòng)幅度偏差，從而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變值。
[0019]工作時(shí)，被校的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量前端光纖光柵應(yīng)變傳感器粘貼于標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿6上，通過(guò)比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變信號(hào)與被校的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)所測(cè)量的動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)過(guò)程。
[0020]本發(fā)明中的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置3可由電磁式驅(qū)動(dòng)裝置代替；激光位移傳感器可由其它非接觸式的位移傳感器代替。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，包含調(diào)整裝置，其特征在于，調(diào)整裝置內(nèi)設(shè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置(3)和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿(6)，電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置(3)和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿(6)之間設(shè)有金屬墊塊(5);金屬墊塊(5)上方至少設(shè)有二個(gè)激光位移傳感器，激光位移傳感器與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制器(4)與電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置(3)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述調(diào)整裝置包括調(diào)整螺絲(I)，所述調(diào)整螺絲(I)兩端分別設(shè)有壓緊盤(pán)(2)，包括:上壓緊盤(pán)和下壓緊盤(pán)，上壓緊盤(pán)的底表面上固定安裝有電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置(3)，下壓緊盤(pán)放置有標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置(3)包括:至少三個(gè)壓電陶瓷。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置(3)與金屬墊塊(5)呈點(diǎn)接觸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置可由電磁式驅(qū)動(dòng)裝置代替。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，激光位移傳感器可由其它非接觸式的位移傳感器代替。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)(8)用于接收激光位移傳感器(7)測(cè)量信號(hào)作為反饋來(lái)控制壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置(3)和驅(qū)動(dòng)控制器(4) ο
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于高頻光纖光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置，屬于計(jì)量器具領(lǐng)域。調(diào)整裝置內(nèi)設(shè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿，電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿之間設(shè)有金屬墊塊；金屬墊塊上方至少設(shè)有二個(gè)激光位移傳感器，激光位移傳感器與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制器與電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置連接。本發(fā)明通過(guò)壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)力、頻率可調(diào)；壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)裝置可實(shí)現(xiàn)kHz級(jí)頻率的振動(dòng)，使得應(yīng)變桿材料產(chǎn)生較高頻率的應(yīng)變；標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變桿材料的正反兩個(gè)方向的應(yīng)變上限值可通過(guò)壓緊裝置的調(diào)整螺絲進(jìn)行調(diào)節(jié)；通過(guò)激光位移傳感器進(jìn)行測(cè)量對(duì)幅值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。
【IPC分類】G01B11/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105180824
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510669366
【發(fā)明人】劉洋, 王海嶺, 任紹卿, 王菊青, 宗亞娟, 鄧麗, 林一杉, 安慧文
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年10月18日