CN103162637A - 一种非接触式平面应变测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非接触式平面应变测量方法，传感器由三个光学鼠标芯片组成，三个光学鼠标芯片安装在同一块印制板上，芯片上的感光窗口中心位置分别位于直角三角形的三个顶点上，其三个光学鼠标芯片的测量坐标轴相互平行；传感器的背面通过双面胶粘在被测件上；三个光学鼠标芯片中的坐标值经过坐标轴修正和计算，得到被测件的应变值及变形量；三个光学鼠标芯片构成的传感器具有小型化特点，很容易通过传感器底部的双面胶粘贴在被测件上。所述的传感器也易于与智能模块连接组成无线网络中的一个测量节点，可广泛应用在飞行器、水下探测器、石油平台、桥梁、水坝、压力容器等领域的在线应变监测。

Description

一种非接触式平面应变测量方法
技术领域
本发明涉及到应变测量领域，具体涉及到一种非接触式平面应变测量方法。
背景技术
凡是由材料构筑起来的物体，在外力作用下都会发生应变、变形甚至断裂。目前，应变测量已成为监测飞行器、水下探测器、石油平台、桥梁、水坝、压力容器等使用条件和使用状态的一种有效的手段。
应变监测离不开应变传感器。目前已有的应变传感器，按测量维度分为二大类：（1）单维度传感器，如电阻应变片、振弦传感器、光纤光栅传感器。这类传感器为接触式测量，主要测量一个维度方向上的应变量，要求传感器的主应变测量方向应与被测应变方向一致。（2）多维度传感器，如基于散斑测量原理的光学测量系统。这类传感器为非接触式测量，但测量系统体积庞大、测量复杂且安装条件苛刻，不适应飞行器、水下探测器、石油平台、桥梁、水坝、压力容器等多节点的现场测量。
为了实现传感器小型化，并满足多维度应变测量的要求，提出了一种非接触式平面应变测量方法，其中的传感器由三个光学鼠标芯片构成，通过读取三个光学鼠标芯片中的坐标值，再经过坐标值变换和计算，来获取被测件的平面应变测量值及变形量。由于传感器具有小型化的特点，且测量数据可以通过无线网络传输，因而可以通过多传感器测量节点组网，构建飞行器、水下探测器、石油平台、桥梁、水坝、压力容器等的在线应变监测系统。
发明内容
一种非接触式平面应变测量方法，其特征在于，包括有传感器，包括以下步骤：
（1）传感器由三个光学鼠标芯片组成，三个光学鼠标芯片安装在同一块印制板上，芯片上的感光窗口中心位置分别位于直角三角形的三个顶点上，其三个光学鼠标芯片的测量坐标轴相互平行；
（2）传感器的背面粘在被测件上；
（2）三个光学鼠标芯片中的坐标值，经过坐标轴修正和计算，得到被测件的平面应变值及变形量；其中，x方向的应变值为e x =Dx/L，y方向上的应变值为e y =Dy/L，式中的Dx=x 1cosq 1+y 1sinq 1-x 2，Dy=-x 3sinq 2+y 3cosq 2-y 2为变形量，L为三角形非直角顶点上的感光窗口中心点与三角形直角顶点上的感光窗口中心点之间的距离，x 2和y 2为位于三角形直角顶上的光学鼠标芯片中的坐标值，x 1和y 1为位于参考x坐标轴方向上三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片中的坐标值，x 3和y 3为位于参考y坐标轴方向上三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片中的坐标值；q 1和q 2为三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片坐标轴与三角形直角顶点上的光学鼠标芯片参考坐标轴之间的偏差角。
本发明的有益效果在于：
实现多维度应变测量传感器的小型化，且传感器节点可以组网，可广泛应用在飞行器、水下探测器、石油平台、桥梁、水坝、压力容器等领域的在线应变监测。
附图说明
图1光学鼠标芯片测量坐标轴之间的相互关系图。
具体实施方式
一种非接触式平面应变测量方法，步骤实施方式如下：（1）传感器由三个光学鼠标芯片组成，三个光学鼠标芯片安装在同一块印制板上，芯片上的感光窗口中心位置分别位于直角三角形的三个顶点上，其三个光学鼠标芯片的测量坐标轴相互平行；（2）传感器的背面通过双面胶粘在被测件上；（3）三个光学鼠标芯片中的坐标值，经过坐标轴修正和计算，得到被测件的平面应变值及变形量；其中，x方向的应变值为e x =Dx/L，y方向上的应变值为e y =Dy/L，式中的Dx=x 1cosq 1+y 1sinq 1-x 2，Dy=-x 3sinq 2+y 3cosq 2-y 2为变形量，L为三角形非直角顶点上的感光窗口中心点与三角形直角顶点上的感光窗口中心点之间的距离，x 2和y 2为位于三角形直角顶上的光学鼠标芯片中的坐标值，x 1和y 1为位于参考x坐标轴方向上三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片中的坐标值，x 3和y 3为位于参考y坐标轴方向上三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片中的坐标值；q 1和q 2为三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片坐标轴与三角形直角顶点上的光学鼠标芯片参考坐标轴之间的偏差角。

Claims (1)

1.一种非接触式平面应变测量方法，其特征在于，包括有传感器，包括以下步骤：
（1）传感器由三个光学鼠标芯片组成，三个光学鼠标芯片安装在同一块印制板上，芯片上的感光窗口中心位置分别位于直角三角形的三个顶点上，其三个光学鼠标芯片的测量坐标轴相互平行；
（2）传感器的背面粘在被测件上；
（3）三个光学鼠标芯片中的坐标值，经过坐标轴修正和计算，得到被测件的平面应变值及变形量；其中，x方向的应变值为e x =Dx/L，y方向上的应变值为e y =Dy/L，式中的Dx=x 1cosq 1+y 1sinq 1-x 2，Dy=-x 3sinq 2+y 3cosq 2-y 2为变形量，L为三角形非直角顶点上的感光窗口中心点与三角形直角顶点上的感光窗口中心点之间的距离，x 2和y 2为位于三角形直角顶上的光学鼠标芯片中的坐标值，x 1和y 1为位于参考x坐标轴方向上三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片中的坐标值，x 3和y 3为位于参考y坐标轴方向上三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片中的坐标值；q 1和q 2为三角形非直角顶点上的光学鼠标芯片坐标轴与三角形直角顶点上的光学鼠标芯片参考坐标轴之间的偏差角。
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