[發明專利]一種電位器控制動態跟蹤雙向同步位移測量裝置

有效

• 申請號: 202010984773.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112161866B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 鄒德高;季曉檬;張佳晨;周晨光;劉京茂
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01B11/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

本發明提供一種電位器控制動態跟蹤雙向同步位移測量裝置，屬于土工試驗技術領域。包括步進電機、電動滑臺、激光位移傳感器、分離式可旋轉夾具、電動滑臺臺面、局部位移傳感器及電位器控制結構、電動滑臺底座。其中，步進電機連接軸與電動滑臺傳動軸首端相連；激光位移傳感器與分離式可旋轉夾具連接，二者行程組合體裝配在電動滑臺臺面上端中心位置處；在電動滑臺臺面下端中心位置處裝配局部位移傳感器及電位器控制結構；電動滑臺下端嵌入電動滑臺底座并進行調平固定。本發明可以實現對三軸試樣不同局部測點的軸向?徑向位移的精準測量，可用于靜力、動力試驗，不受加載條件的約束；安裝方法簡單，操作簡便，且測量精度高，具有良好的推廣價值。

技術領域

本發明屬于土工試驗技術領域，涉及一種電位器控制動態跟蹤雙向同步位移測量裝置，具體為一種動態跟蹤同步測量三軸試樣局部軸-徑向位移的裝置。

技術背景

在常規三軸試驗過程中，三軸試樣上下端部分別與試樣帽和試樣底座接觸，由于摩擦力的約束，在試驗加載過程中，試樣端部受力與試樣中段受力情況有所不同，且會在不同密度、圍壓或加載速率等情況下出現較為明顯的差異。由于受力情況的影響，試樣各局部應變的發展是極不均勻的。

目前，為了更好地對三軸試樣的應變發展進行精準地測量，大量的學者提出了相對可行的方法，主要有以下幾個方法：

(1)固定式局部位移傳感器測量法

該方法主要是在三軸試樣外表面安裝局部位移傳感器進行點位測量，但該方法僅能測量局部徑向變形；除此以為，類似的方法是將局部位移傳感器安裝在壓力室內部，固定在壓力室上盤或者支柱上，局部位移傳感器觸頭不能隨測點位置變化移動，測量結果不準確。

(2)霍爾效應傳感器測量法

該方法是將霍爾效應傳感器安裝在固定于三軸試樣表面上粘貼的鉸鏈的一端軛上，當試樣變形時，軛的換能器將打開或關閉，使鉸鏈另一端軛發生旋轉。因此，霍爾效應傳感器的讀數與試樣徑向變形之間存在一定關系，從而測量三軸試樣徑向變形。該方法設備安裝難度極大，固定鞘會刺破乳膠膜，不利于試驗進行，且該方法只能測量三軸試樣徑向變形。

(3)近物體傳感器測量法

該方法主要的原理是：當渦流在金屬靶中循環時，將會損失磁場。磁場的損失隨探頭和三軸試樣表面測點之間的距離而變化。換能器中的線圈在目標中感應出渦流，該渦流隨換能器與三軸試樣表面測點之間的距離而變化。渦流的變化會引起阻抗的相應變化，可以通過將傳感器連接到惠斯通電橋電路來測量。該方法主要分為固定型和浮動型，雖然測量精度相對較高，達到0.001％，但是傳感器價格十分高昂，且安裝難度非常大。該方法目前只用來測量試樣軸向變形。

(4)光纖布拉格光柵線性變形傳感器測量法

該方法是利用光纖技術為基礎的光纖布拉格光柵線性變形傳感器與傳統LDT傳感器相結合的測量方法，傳感器全部布置在試樣表面。該方法的基本原理與LDT傳感器原理類似，不作贅述。該方法的精度主要取決于光纖布拉格光柵線性變形傳感器的分辨率和校準系數。由于該方法安裝過程中使用大量粘合劑，粘合劑的蠕變誤差將導致測量的準確性得不到保證。該方法只用于測量試樣軸向變形。

(5)圖像視覺跟蹤測量法

該類方法主要是采用工業相機對加載過程中的試樣進行實時跟蹤拍攝，再根據實時圖像利用圖像分析程序進行處理，獲取試樣的變形情況，該方法對于實驗室環境要求相對較高，振動及光環境的變化都會影響測量的結果，且在每次試驗開始前都要對搭載的相機設備進行調整，標定，前期準備工作繁雜。該方法可以對試樣的軸向和徑向變形同時測量。

由此可見，目前亟需一種可以同步測量三軸試樣局部軸向-徑向變形的測量裝置。

發明內容