[發明專利]一種長標距應變傳感器高精度標定架

有效

• 申請號: 201210161017.6
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN103424081A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 楊才千;鄔植樹;吳智深;夏葉飛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明專利涉及一種長標距應變傳感器標定架，標定架結構設計合理、剛度大、推進精度控制高，特別適合長標距及比較脆弱的應變傳感器標定，可同時對多個傳感器進行高精度的標定，屬于傳感技術領域。

背景技術

光纖傳感器是近年來迅速發展起來的一種新型傳感器件，具有許多傳統傳感器所無法比擬的優勢：如抗電磁干擾、電絕緣性好、靈敏度高、重量輕、抗腐蝕、耐久性好、安裝方便等優點，因而具有廣泛的應用前景。特別是光纖光柵傳感器除了上述優點外，還具有良好的動態測量性能，經過用纖維復合材料（FRP）、毛細鋼管等封裝后，大幅提高了FBG光纖傳感器的抗沖擊、抗破壞及抵御惡劣環境的能力。因而，光纖光柵傳感器在土木、交通、巖土等工程領域得到了廣泛的應用。然而，由于光纖傳感器通常非常纖細，如裸光纖光柵直徑只有125με，且其主要成分為SiO₂，比較脆弱，抗剪能力差，在土木工程粗放式施工條件下難以存活。因此，為了適應土木、交通、巖土等工程的檢測需求，需要對脆弱的光纖傳感器進行二次開發，即對其封裝，同時需要對“點”式的傳感器進行長標距化處理才能應用于土木、交通、巖土等實際工程。目前，出現了多種封裝工藝，不同封裝材料對于光纖傳感器的應變敏感度系數有一定的影響，需要經常對裸光纖傳感器和封裝光纖傳感器進行標定。

傳感器的準確標定是其進行正常工作的前提，不同種類的傳感器其標定方法也存在較大的區別。應變傳感器的常用標定方法為載體法，即將光纖光柵粘貼于載體（鋼板、鋼筋或等強度梁等）上，然后使載體產生應變，間接地使光纖光柵產生應變，而測量載體的應變則是通過電阻式應變片來測量。如，等強度梁法、萬能試驗機拉伸鋼板法等。然而，電阻式應變片存在離散性大、精度不高等缺點，而且光線光柵與載體的粘結界面存在一定的滑移，很難準確得到載體及光纖光柵的實際應變，標定結果存在比較大的誤差。參考文獻1（CN201811755U）給出一種新型傳感器標定臺，由固定框架、移動框架和絲桿推進機構組成，通過變速箱使絲桿移動，其優點是速度控制方便、絲桿推進精度較高，但結構相對復雜，傳感器的裝夾不便且易對脆弱的傳感器（裸光纖光柵傳感器等）造成損傷；該標定臺每次只能對單個傳感器進行標定，且傳感器的標定距離小。

針對長標距光纖傳感器的標定，常用的傳感器標定架存在較多問題。如，可標定長度短，主要針對“點”式傳感器的標定；墊塊用的是鋼片、拖動板移動速度太快且控制不便、夾具容易產生變形、夾具之間距離變化困難、沒有千分表固定架等問題。

針對光纖傳感器（特別是長標距光纖傳感器）標定存在的技術難題，本發明提出了相應的解決方案，錨固墊塊是由紫銅、黃銅或鋁材料制成，由于紫銅、黃銅、鋁的彈性模量比光纖材料SiO₂的低，加上夾具8、定位鋼板2和拖動鋼板4的墊塊槽都具有條狀刻痕，因而在用這些材料制成的錨固墊塊錨固光纖傳感器時（特別是裸光纖傳感器），既保證了標定時不會夾壞裸光纖，又防止了墊塊滑移；同時，增加了夾具和固定桿的長度，可以對多個長標距傳感器進行同時標定。

發明內容

本發明的主要目的是解決長標距、脆弱傳感器的批量標定技術難題，提供一種高精度的長標距應變傳感器標定架及其標定技術。該標定架剛度大、穩定性好，裝夾裝置不會對傳感器造成任何損傷且能保證其裝夾牢固，不存在滑移現象；可以對標距長度為300cm以內的長標距應變傳感器進行準確標定，而且可以同時對多個長標距應變傳感器進行標定，具體裝夾數量由夾具的寬度而定。另外一個特點是采用差動絲桿，可以對推進速度進行調節，并實現推進速度的精確控制。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種長標距應變傳感器標定架，由前端板、后端板以及連接前端板和后端板的中間固定架組成，在前端板和后端板之間滑動的設置有固定框架，該固定框架包括第一拖動板和第二拖動板，第一拖動板和第二拖動板套在固定桿上，且第一拖動板和第二拖動板之間固定連接，在第二拖動板上連接一差動絲桿，該差動絲桿的另一端與一連接在后端板上的圓形手柄連接，在前端板和第一拖動板上均設置有千分表和兩個夾具，在兩個夾具的相對表面上均設置有3～20個墊塊槽，在每個墊塊槽內設置有傳感器裝夾墊塊，所述的墊塊為軟金屬塊。

所述的金屬塊為黃銅塊、紫銅塊或鋁塊。

所述的固定架由三根固定桿組成，三根固定桿成等腰三角形布置。

所述的圓形手柄通過手柄固定桿與差動絲桿剛性連接。

所述的千分表通過千分表支架固定于固定框架上，千分表測量軸和第二拖動板緊密接觸。

墊塊槽內具有條狀刻痕。