[發明專利]一種應用于應變標定裝置的位移加載系統

有效

• 申請號: 202010564655.7
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111678799B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 何洪陽;徐昱根;張曉玲;楊恒;喻丹萍;沈雙全;張鯤;孫磊;李錫華;李朋洲
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/12;G01N3/06;G01N3/62
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

本發明公開了一種應用于應變標定裝置的位移加載系統，該系統包括應變裝配單元、位移加載單元和位移控制單元，其中應變裝配單元包括支持筒、標定梁、梁固定件和梁對中件，位移加載單元包括加載桿、傳動機構、高精度步進電機和動密封件，位移控制單元包括激光位移傳感器、變送器、控制器和上位機。該系統設計的梁固定件和梁對中件，確保了標定梁安裝的垂直對中精度，設計的動密封件可實現在高溫高壓下的位移加載，采用的高精度步進電機進行位移加載以及激光位移傳感器實時測量和反饋控制，可實現高溫高壓工況下標定裝置的位移精確加載。

技術領域

本發明涉及高溫高壓應變標定技術領域，尤其涉及一種應用于應變標定裝置的位移加載系統。

背景技術

近些年來，隨著科學技術迅猛發展、生產力水平空前提高，對測量精度和數據可靠性提出更高要求。應變是指在外力或非均勻溫度場等因素作用下結構局部的相對變形，通常采用應變片測試結構應變。因此，應變片被廣泛應用于結構變形的檢測。

在常溫常壓下，采用應變片廠家提供的靈敏度參數進行設定，測得的應變具有很好的真實性和可靠性。然而，在航空、航天、核電等行業，泵、管道和支撐等結構的工作環境多為高溫高壓，同時還需考慮防輻射和防水等特殊情況，對應變測試提出更高要求。研究表明，在較長時間的高溫或高壓測試下，應變的熱輸出以及零漂和蠕變等特性都會發生較大改變，直接采用廠家給定的參數值，將導致很大的測試誤差。因此，應變片在使用前需進行相關的標定。為獲取應變片在高溫或高壓下的特性，需要建立一套高溫高壓水下傳感器標定裝置，位移加載系統作為該裝置的關鍵部分。

申請號為201610953071.2的中國發明專利“一種用于室溫至1800℃高溫應變校準標定裝置”公布了一種由高溫應變實驗爐、溫控系統和高溫應變測試系統組成的標定裝置，可測量高溫工況下應變片的性能參數隨溫度變化特性等，僅考慮高溫下力加載，加載精度較差。《劉梓才，盧琰琰，何承義.高溫應變片標定裝置設計[J].原子能科學技術2008,42(Suppl):704-706》設計了一套高溫應變標定裝置，有位移加載和力加載兩種方式，其位移加載采用螺旋式加載器，受人為操作影響，其加工精度未能得到有效保證。

從上可知，上述的應變標定裝置主要針對高溫環境，未考慮高壓水下應變的特性，且多采用力加載，位移加載也是手動式。需要進一步對高壓水下加載密封性、位移加載精度進行相關研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有的應變標定裝置存在如下不足：僅考慮了高溫，未考慮高壓環境，更不用考慮加載系統的密封性；高溫下的力加載系統實現較為簡單，載荷損失較為嚴重；位移加載系統僅為高溫環境下手動式加載，受人為因素影響較大，加載進度較差。

本發明提供了解決上述問題的一種應用于應變標定裝置的位移加載系統，本發明設計一套在高溫高壓下位移加載系統，利用支持筒、梁固定件和梁對中件來安裝調試標定梁的對中精度，將應變片貼在標定梁上，加載桿作用在標定梁的端部，還需考慮加載桿與高溫高壓裝置的動密封，進一步通過高精度步進電機來控制加載的位移；在保證位移加載精度的情況下，測試應變片在高溫高壓下的特性；高精度步進電機加載位移通過成熟的控制算法來實現，同時利用激光位移傳感器測量加載的位移作為控制反饋。

本發明通過下述技術方案實現：

一種應用于應變標定裝置的位移加載系統，包括應變裝配單元、位移加載單元和位移控制單元，所述應變裝配單元連接位移加載單元，位移加載單元連接位移控制單元；

所述應變裝配單元設于高壓釜內，通過所述高壓釜為標定裝置提供高溫高壓環境；所述應變裝配單元包括支持筒、標定梁、梁固定件和梁對中件，所述支持筒設于高壓釜內，所述標定梁垂直設于支持筒內，所述標定梁頂部設有梁對中件，所述梁固定件固定安裝在支持筒底部；所述應變裝配單元通過梁固定件、梁對中件和支持筒將標定梁安裝于高壓釜內，確保標定梁安裝的垂直度以及防止外力作用下產生轉動；應變片粘貼在標定梁的工作區；