[發明專利]一種非接觸式平面應變測量方法

在審

• 申請號: 201310097955.9
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103162637A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 徐從裕
• 申請（專利權）人: 徐從裕
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及到應變測量領域，具體涉及到一種非接觸式平面應變測量方法。

背景技術

凡是由材料構筑起來的物體，在外力作用下都會發生應變、變形甚至斷裂。目前，應變測量已成為監測飛行器、水下探測器、石油平臺、橋梁、水壩、壓力容器等使用條件和使用狀態的一種有效的手段。

應變監測離不開應變傳感器。目前已有的應變傳感器，按測量維度分為二大類：（1）單維度傳感器，如電阻應變片、振弦傳感器、光纖光柵傳感器。這類傳感器為接觸式測量，主要測量一個維度方向上的應變量，要求傳感器的主應變測量方向應與被測應變方向一致。（2）多維度傳感器，如基于散斑測量原理的光學測量系統。這類傳感器為非接觸式測量，但測量系統體積龐大、測量復雜且安裝條件苛刻，不適應飛行器、水下探測器、石油平臺、橋梁、水壩、壓力容器等多節點的現場測量。

為了實現傳感器小型化，并滿足多維度應變測量的要求，提出了一種非接觸式平面應變測量方法，其中的傳感器由三個光學鼠標芯片構成，通過讀取三個光學鼠標芯片中的坐標值，再經過坐標值變換和計算，來獲取被測件的平面應變測量值及變形量。由于傳感器具有小型化的特點，且測量數據可以通過無線網絡傳輸，因而可以通過多傳感器測量節點組網，構建飛行器、水下探測器、石油平臺、橋梁、水壩、壓力容器等的在線應變監測系統。

發明內容

一種非接觸式平面應變測量方法，其特征在于，包括有傳感器，包括以下步驟：

（1）傳感器由三個光學鼠標芯片組成，三個光學鼠標芯片安裝在同一塊印制板上，芯片上的感光窗口中心位置分別位于直角三角形的三個頂點上，其三個光學鼠標芯片的測量坐標軸相互平行；

（2）傳感器的背面粘在被測件上；

（2）三個光學鼠標芯片中的坐標值，經過坐標軸修正和計算，得到被測件的平面應變值及變形量；其中，x方向的應變值為e_x=Dx/L，y方向上的應變值為e_y=Dy/L，式中的Dx=x₁cosq₁+y₁sinq₁-x₂，Dy=-x₃sinq₂+y₃cosq₂-y₂為變形量，L為三角形非直角頂點上的感光窗口中心點與三角形直角頂點上的感光窗口中心點之間的距離，x₂和y₂為位于三角形直角頂上的光學鼠標芯片中的坐標值，x₁和y₁為位于參考x坐標軸方向上三角形非直角頂點上的光學鼠標芯片中的坐標值，x₃和y₃為位于參考y坐標軸方向上三角形非直角頂點上的光學鼠標芯片中的坐標值；q₁和q₂為三角形非直角頂點上的光學鼠標芯片坐標軸與三角形直角頂點上的光學鼠標芯片參考坐標軸之間的偏差角。

本發明的有益效果在于：

實現多維度應變測量傳感器的小型化，且傳感器節點可以組網，可廣泛應用在飛行器、水下探測器、石油平臺、橋梁、水壩、壓力容器等領域的在線應變監測。

附圖說明

圖1光學鼠標芯片測量坐標軸之間的相互關系圖。

具體實施方式

一種非接觸式平面應變測量方法，步驟實施方式如下：（1）傳感器由三個光學鼠標芯片組成，三個光學鼠標芯片安裝在同一塊印制板上，芯片上的感光窗口中心位置分別位于直角三角形的三個頂點上，其三個光學鼠標芯片的測量坐標軸相互平行；（2）傳感器的背面通過雙面膠粘在被測件上；（3）三個光學鼠標芯片中的坐標值，經過坐標軸修正和計算，得到被測件的平面應變值及變形量；其中，x方向的應變值為e_x=Dx/L，y方向上的應變值為e_y=Dy/L，式中的Dx=x₁cosq₁+y₁sinq₁-x₂，Dy=-x₃sinq₂+y₃cosq₂-y₂為變形量，L為三角形非直角頂點上的感光窗口中心點與三角形直角頂點上的感光窗口中心點之間的距離，x₂和y₂為位于三角形直角頂上的光學鼠標芯片中的坐標值，x₁和y₁為位于參考x坐標軸方向上三角形非直角頂點上的光學鼠標芯片中的坐標值，x₃和y₃為位于參考y坐標軸方向上三角形非直角頂點上的光學鼠標芯片中的坐標值；q₁和q₂為三角形非直角頂點上的光學鼠標芯片坐標軸與三角形直角頂點上的光學鼠標芯片參考坐標軸之間的偏差角。