一种嵌入式应力传感器标定方法技术

本发明专利技术提供了一种嵌入式应力传感器标定方法，属于传感与测控技术领域。该方法首先搭建一套标定装置，将高精度液压泵作为力源，配合液压缸、专用夹具等模块，对杆件施加稳定精确、连续可调的拉压载荷；将拉压力传感器串接在液压缸与杆件之间，嵌入式应力传感器安装在杆件孔中，随杆件受载而变形并输出电信号；嵌入式应力传感器安装调试完成后，对杆件进行拉压力的加载与卸载，最终根据拉压力传感器的输出信号对嵌入式应力传感器进行标定。本发明专利技术能够使杆件处于水平放置状态以避免标定误差，对杆件施加的拉压力精度高、稳定性好且数值可调，标定点连续无限制，能够准确、可靠、高效地完成对嵌入式应力传感器的标定工作。完成对嵌入式应力传感器的标定工作。完成对嵌入式应力传感器的标定工作。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式应力传感器标定方法


[0001]本专利技术属于传感与测控
，具体涉及一种嵌入式应力传感器标定方法。

技术介绍

[0002]随着工业自动化及智能化程度的不断发展，对设备重要承载杆件应力监测的需求也变得越来越强烈。传统应力传感器多采用串联接入或表面粘贴的安装方式，存在结构变更降低承载可靠性及干扰弯矩影响测量准确性等缺点。嵌入式应力传感器安装深入至杆件中性轴，在不改变系统原有结构的前提下，排除了弯矩对传感器测量的干扰。嵌入式应力传感器在工作过程中随杆件受力而形变，通过压阻效应原理测量形变大小，获知杆件应力状态。其在杆件孔中安装完成后，需要对其进行标定，以获得传感器输出的准确值。
[0003]目前力传感器标定方法通常采用力加载机，力加载机是竖直方向的拉伸或压缩加载，加载点为杆件长轴的两端。若利用力加载机标定嵌入式应力传感器，需将杆件竖直放置，此时杆件的自重将影响应力载荷的分布，使传感器真实零点难以确定，引入的标定误差影响测量准确性。此外，利用力加载机标定嵌入式应力传感器，标定点离散有限，且安装过程繁琐，制约传感器标定效率。
[0004]针对上述问题，本专利技术提出了一种嵌入式应力传感器标定方法，能够使杆件处于水平放置状态以避免标定误差，对杆件施加的拉压力精度高、稳定性好且数值可调，标定点连续无限制，能够准确、可靠、高效地完成对嵌入式应力传感器的标定工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有竖直标定方法误差大、标定点离散有限和安装繁琐等问题，专利技术了一种嵌入式应力传感器标定方法。嵌入式应力传感器安装在杆件孔中，杆件通过专用夹具水平固定在标定台上，采用高精度液压装置作为力源对杆件水平拉压加载，并根据拉压力传感器的输出值完成对嵌入式应力传感器的标定。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种嵌入式应力传感器标定方法，利用高精度液压装置作为力源，配合液压缸、专用夹具等模块，对杆件施加稳定精确、连续可调的拉压载荷；拉压力传感器串接在液压缸与杆件之间，嵌入式应力传感器安装在杆件孔中，两者均随杆件受载而变形并输出电信号；最终根据拉压力传感器的输出值对嵌入式应力传感器进行标定。该标定方法具体包括以下步骤：
[0008]1)标定装置主体结构模块的搭建
[0009]首先利用螺栓将液压缸座f、导轨底座j、杆件底座p依次固定于支撑平台e的三对螺孔中；再利用螺栓将液压缸g与液压缸座f固定；通过连接螺柱将拉压力传感器h左端与液压缸g伸缩杆相连接；然后将杆件l右端嵌入杆件底座p凹槽中，并置于导轨底座j上，再将预先旋入杆件l左端螺孔中的连接螺柱旋出，与拉压力传感器h右端相连接；利用螺栓将杆件l与杆件底座p固定；最后将导轨k扣在杆件l上，并利用螺栓与导轨底座j固定。
[0010]2)标定装置液压加载模块的搭建
[0011]首先将高精度液压泵b的一个输出口通过油管c与换向阀d的进油口相连接，其另一输出口安装压力表a；再将液压缸g的两个油口通过油管c分别与换向阀d的两个工作口连接；最后将油箱r通过油管c与换向阀d的出油口连接。
[0012]3)标定装置信号采集模块的搭建
[0013]首先将拉压力传感器h的两根电源线分别连接直流稳压电源n的正负极，其信号输出线分别连接数字万用表m的正负表笔；再将采集器o的两根电源线分别连接直流稳压电源n的正负极，其信号输出线分别连接数字万用表m的正负表笔；最后使用220V交流电分别为直流稳压电源n及数字万用表m供电。
[0014]4)嵌入式应力传感器的标定
[0015]首先安装嵌入式应力传感器q至杆件l的螺纹锥孔中，并将其信号线与采集器o的输入端连接；检查所有设备及线路安全无误后，接通总电源；将高精度液压泵b设置为初始状态，使标定装置加载力为零，确保拉压力传感器h输出信号处于零点，并通过采集器o上的按钮将嵌入式应力传感器q输出信号重置为零；标定时，首先利用高精度液压泵b对杆件l加载压力，直至拉压力传感器h输出信号至极值后卸载，切换换向阀d的档位，再次加载拉力至极值后卸载；加载过程中数字万用表m实时记录拉压力传感器h和嵌入式应力传感器q的电压信号波形曲线，通过拉压力传感器h的量程以及与之对应的输出信号范围换算得到两曲线各点力值，进而根据力值与嵌入式应力传感器q输出的电压值的线性关系计算出标定值，并写入采集器o中，完成嵌入式应力传感器q的标定；最后可用同样的方法，通过高精度液压泵b对杆件l逐级加卸载拉压力，从而测试嵌入式应力传感器q的线性度等参数。
[0016]本专利技术的有益效果为：本专利技术可用于标定嵌入式应力传感器，能够使杆件处于水平放置的状态，避免杆件自重引起的标定误差，保证测量准确性；本专利技术对杆件的加载力值精细度高、稳定性好，调节范围大，且拉压加载切换方便；本专利技术在标定过程中可实时读取各个所需数值，能够准确、可靠、高效地完成对嵌入式应力传感器的标定工作。
附图说明
[0017]图1为搭建完成嵌入式应力传感器标定装置主体结构模块的示意图；
[0018]图2为搭建完成嵌入式应力传感器标定装置液压加载模块的示意图；
[0019]图3为搭建完成嵌入式应力传感器标定装置整体结构的示意图；
[0020]图中：a压力表；b高精度液压泵；c油管；d换向阀；e支撑平台；f液压缸座；g液压缸；h拉压力传感器；i导线；j导轨底座；k导轨；l杆件；m数字万用表；n直流稳压电源；o采集器；p杆件底座；q嵌入式应力传感器；r油箱。
具体实施方式
[0021]以下结合技术方案和附图详细说明本专利技术的具体实施方式。在本具体实施例中，所需标定的嵌入式应力传感器测量范围为
‑
10kN～+10kN，精度为1％F
·
S，分辨率为0.1％F
·
S，输出信号范围为0.5V～4.5V，零点为2.5V，其值受压减小，受拉增大。
[0022]一种嵌入式应力传感器标定方法，利用高精度液压泵b作为力源，配合液压缸g、专用夹具等模块，对杆件l施加稳定精确、连续可调的拉压两方向载荷；拉压力传感器h串接在
液压缸g与杆件l之间，嵌入式应力传感器q安装在杆件l孔中，两者均随杆件l受力而变形并输出电信号；嵌入式应力传感器q调试完成后，对杆件l进行拉压力的加载与卸载，最终根据拉压力传感器h的输出信号对嵌入式应力传感器q进行标定；该标定方法具体包括以下步骤：
[0023]1)标定装置主体结构模块的搭建
[0024]首先利用6个M12螺栓将液压缸座f、导轨底座j、杆件底座p依次固定于支撑平台e的6个M12螺孔中；再利用4根M6长螺栓将液压缸g与液压缸座f固定；通过两端为M16螺纹的连接螺柱，将拉压力传感器h左端与液压缸g伸缩杆相连接；然后将杆件l右端嵌入杆件底座p凹槽中，并置于导轨底座j上，再将预先旋入杆件l左端M16螺孔中的连接螺柱旋出，与拉压力传感器h右端M16螺孔相连接；利用M16螺栓将杆件l与杆件底座p固定；最后将导轨k扣在杆件l上，并利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式应力传感器标定方法，其特征在于，该方法基于一种标定装置实现，该装置包括主体结构模块、液压加载模块和信号采集模块，具体包括以下步骤：1)标定装置主体结构模块的搭建首先将液压缸座(f)、导轨底座(j)、杆件底座(p)依次固定于支撑平台(e)上；再将液压缸(g)与液压缸座(f)固定；通过连接螺柱将拉压力传感器(h)左端与液压缸(g)伸缩杆相连接；然后将杆件(l)右端嵌入杆件底座(p)凹槽中，并置于导轨底座(j)上，再将预先旋入杆件(l)左端螺孔中的连接螺柱旋出，与拉压力传感器(h)右端相连接；将杆件(l)与杆件底座(p)固定；最后将导轨(k)扣在杆件(l)上，并与导轨底座(j)固定；2)标定装置液压加载模块的搭建首先将高精度液压泵(b)的一个输出口通过油管(c)与换向阀(d)的进油口相连接，其另一输出口安装压力表(a)；再将液压缸(g)的两个油口通过油管(c)分别与换向阀(d)的两个工作口连接；最后将油箱(r)通过油管(c)与换向阀(d)的出油口连接；3)标定装置信号采集模块的搭建首先将拉压力传感器(h)的两根电源线分别连接直流稳压电源(n)的正负极，其信号输出线分别连接数字万...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志明，王大志，陈相吉，郑晓虎，丁召荣，刘明，谢明军，马韬，张森，刘梦哲，何建峰，唐一鸣，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：