CN101561327A - 超低温抓握力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种超低温握力测试装置，包括抓握系统、握力测试装置和控温系统。抓握系统由聚四氟乙烯保护外壳、螺杆、可调紧固环件和抓握杆组成。聚四氟乙烯保护外壳主要是为了保护应变传感器等核心部件，其外形根据人体工效学设计，通过调节螺杆和可调紧固环件可使握力测试装置易于对不同直径的抓握杆进行低温抓握测试。握力测量系统由钢质弹性体、电阻应变传感器和测力装置组成，主要用于测量握力大小。控温系统由温度传感器、电加热片和加热控温装置组成。主要是对测力的应变传感器进行保温，保证握力测试仪在低温下能正常工作。本发明可在航天领域等超低温环境下对不同防寒手套进行实时连续力量测试和防低温能力测试，以便对手套防寒能力改进，低温环境作业规划等进行优化设计。

Description

超低温抓握力测试装置

技术领域：

本发明涉及一种超低温抓握力测试装置，尤其是指一种用于超低温(低温可达-160℃)环境下，对手套长时间抓握低温物体(低至-196℃)的力量和防低温能力进行连续测试的装置。

背景技术：

戴手套抓握低温物体(-196℃)的情况经常存在，如戴手套抓握低温液氮管道、航天员出舱抓握低温扶手等。但是对于手套抓握低温物体的力量、时间和热防护能力的测试，目前还没有一个装置能进行系统测试，特别是手套本身也在超低温环境(低至-160℃)下，就更没有相关的测试装置能用于此环境下。而这种能力的测试有利于工作的设计和规划，如航天员出舱时，可以根据手套防低温的能力规划出舱的任务和时机。而目前的握力测试仪只能在常温环境下进行测试，在极端温度下，普通握力测试仪的电子仪表无法正常工作。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种超低温抓握力测试装置，用于超低温的握力测试。可在超低温(-160℃)环境下对抓握超低温物体(-196℃)的力量和防低温能力系统测试。

本发明在传统电阻应变片式力量测试仪的基础上，对电阻应变传感器所处部位进行温度控制，并将低温抓握杆与应变传感器隔离，使其传感装置既能避免与低温抓握杆的直接接触影响，又能对传感装置进行独立加热控温防护，使其能工作在允许温度范围内。而传感装置的控温热防护可通过电加热片实现。本发明新型可以有效地对手套进行力量和热防护性能等相关方面的测试。

本发明一种超低温抓握力测试装置，如图1所示，主要包含三部分：抓握系统A、握力测量系统B、控温系统C。

抓握系统A由保护外壳5、螺杆7、抓握杆8和可调紧固环件9组成。螺杆7与可调紧固环件9焊接为一体，主要功能是采用螺杆7调节手套握距，可调紧固环件9将握力测试装置固定在不同直径的低温抓握杆上。保护外壳5是将电加热片2、温度传感器3、应变传感器4和应变弹性体6放在壳内，以免受到损坏。

握力测量系统B是整个装置的核心部件，主要包括测力装置1、应变传感器4和应变弹性体6。应变传感器4紧贴在应变弹性体6下面的矩形槽内，测力装置1与应变传感器4相连。其主要功能是利用应变传感器4测试到因握力导致的应变弹性体6的形变，应变传感器4将形变信号传输给测力装置1，由外设的显示记录装置1处理，并显示出握力值。

控温系统C由温度传感器3、电加热片2和加热控温装置10组成。电加热片2贴在应变传感器4上面，温度传感器3固定于电加热片2上面，加热控温装置10分两路分别与电加热片2和温度传感器3相连。其功能是通过温度传感器3测试得到应变传感器4的温度，并通过加热控温装置10自动控制电加热片2的加热量，给应变传感器4加热，保证应变传感器4工作在允许的工作温度范围内。

本发明是一种超低温抓握力测试装置，其优点及功效为：握力测试仪根据人手的握距进行工效学设计，使测试仪器既不影响手套的最大握力测试，又能很好地保护测试传感器。另外，握力器还采用不会对人体产生危害12V低压电源对应变传感器4进行加热保温，使抓握力测试装置在超低温环境下对戴手套的握力测试和手套防低温能力测试非常安全。

附图说明：

图1为本发明超低温抓握力测试装置示意图

1.测力装置        2.电加热片        3.温度传感器

4.应变传感器      5.保护外壳        6.应变弹性体

7.螺杆            8.抓握杆          9.紧固环

10.加热控温装置

A.抓握系统        B.握力测量系统    C.控温系统

具体实施方式：

下面结合图1对本发明的超低温抓握力测试装置作进一步的说明：

本发明是一种利用电阻应变片应变与作用力之间关系来测算握力的握力测试装置。该装置主要由三部分组成：抓握系统A、握力测量系统B、控温系统C。

抓握系统A的主要功能是保护应电加热片2、温度传感器3、应变传感器4，固定低温抓握杆8和调节握距。保护外壳5由聚四氟乙烯(也可用其他耐低温材料)机械加工而成，主要用于保护其内部重要部件电加热片2、温度传感器3和应变传感器4不被损坏，并保证使用时便于抓握。紧固环件9与常用的管箍相似，内径可以调节，其主要功能是固定握力测试装置在不同直径的抓握杆8上，使抓握杆与握力测量系统B形成一个完整的握力器。由于试验时，不同人的手部握距是不一样的，因此抓握系统A采用旋转螺杆7的螺母来调节保护外壳5与抓握杆8的距离，即握力测试时的握距。

握力测量系统B的主要功能是将握力引起的弹性体6的形变转换为电信号，此电信号经处理后可得到相应的握力值。当握力施加于握力测试装置时，由牛顿第三定律可知，作用于抓握杆8的握力和作用于握力测试装置内应变弹性体6上的力是大小相等的。应变弹性体6是含铬的20的淬火钢，作用在应变弹性体6上的力与变形有很好的线性关系。当应变弹性体6因力的作用发生形变时，会导致贴在上面的应变传感器4也相应发生形变，这将引起应变传感器4的电阻发生变化。本系统采用的应变传感器4是传统的电阻应变片，具有很好的应变和电阻线性关系，测力装置1可通过测试得到的电阻值，计算出握力值大小，并显示握力值。测力装置1采用常规的测试仪表即可，只需设置好电阻与力量的转换函数即可。

控温系统C的主要作用是防止低温对应变传感器4的影响，将应变传感器4的温度控制在允许的工作温度范围内。加热控温装置10的主要功能是进行控温，可采用标准的温度控器来进行控制。加热控温装置10通过由热电阻制作成的温度传感器3测试到应变传感器4的温度后，加热控温装置10会根据设定的应变传感器4的工作温度自动调整电加热片2的加热量，使应变传感器4的温度保持在工作温度范围内，保证应变传感器4的正常工作温。

本发明的超低温抓握力测试装置的实施步骤如下：

步骤一：将抓握杆固定于低温试验舱内，再将握力测试装置通过紧固环件9固定于低温抓握杆8上，通过螺杆7的螺母调节握距，使手戴上手套后能以最佳握距握住握力测试装置。

步骤二：接通握力测试装置的电源，通过测力装置1和加热控温装置10显示握力测试装置的力量和温度。

步骤三：降低低温试验舱内温度，生成握力测试装置工作的低温环境。待达到要求低温环境时，试验人员戴上手套，抓握握力测试装置进行不同时间的握力测试。

步骤四：根据手套握力和热特性内容测试反复测试，完成测试内容后，关闭低温试验舱，停止试验。

Claims (6)

1、一种超低温抓握力测试装置，其特征在于：该装置包括：抓握系统、握力测量系统、控温系统；

抓握系统由保护外壳、螺杆、抓握杆和可调紧固环件组成；螺杆与可调紧固环件焊接为一体，用螺杆调节手套握距，可调紧固环件将握力测试装置固定在不同直径的低温抓握杆上；保护外壳将电加热片、温度传感器、应变传感器和应变弹性体放在壳内，以免受到损坏；

握力测量系统是整个装置的核心部件，包括测力装置、应变传感器和应变弹性体；应变传感器紧贴在应变弹性体下面的矩形槽内，测力装置与应变传感器相连；利用应变传感器测试到因握力导致的应变弹性体的形变，应变传感器将形变信号传输给测力装置，由显示记录装置处理，并显示出握力值；

控温系统由温度传感器、电加热片和加热控温装置组成；电加热片贴在应变传感器上面，温度传感器固定于电加热片上面，加热控温装置分两路分别与电加热片和温度传感器相连；通过温度传感器测试得到应变传感器的温度，并通过加热控温装置自动控制电加热片的加热量，给应变传感器加热，保证应变传感器工作在允许的工作温度范围内。

2、根据权利要求1所述的超低温抓握力测试装置，其特征在于：该握力测试装置的核心部件应变传感器在超低温下也能正常工作，是通过电加热片以及使其不直接接触低温抓握杆来实现。

3、根据权利要求1所述的低温握力测试装置，其特征在于：该装置通过旋转螺杆的螺母，该握力测试装置的握距可针对不同的试验人员进行调节。

4、根据权利要求1所述的低温握力测试装置，其特征在于：该装置通过可调紧固环件，不仅对于标准25mm抓握杆有效，对其他直径的抓握杆也同样有效。

5、根据权利要求1所述的低温握力测试装置，其特征在于：该装置的控温系统的电加热片采用12V低压电源供电。

6、根据权利要求1所述的低温握力测试装置，其特征在于：该应变弹性体是含铬的20的淬火钢。

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