CN103592060B - 智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，包括数据采集系统、位移采集模块、电压采集模块和电源模块，其中，位移采集模块，用于监测弹簧的压缩位移，并将压缩位移的电压信号输出至电压采集模块，电压采集模块接收位移传感器传输的电压信号，并将其传输至数据采集系统；数据采集系统接收电压采集模块传输的压缩位移电压信号，将其解调为弹簧输出位移，然后计算弹簧正压力，压接端子的应力和应变，并将计算结果通过上位机界面进行显示；通过本发明的系统可以获得监测工作状态下压接端子的弹簧正压力、端子最大应力以及应变大小，为判断压接端子工作状态提供帮助。

Description

智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统

技术领域

本发明涉及一种智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，属于电能表智能化检定技术领域。

背景技术

电能表智能化检定流水线实现了电能表的出库、配发、上料、挂表、定位、接线、扫描局号、液晶识别、拆线、装箱、下料、组盘、入库等全过程的智能化、自动化，摆脱大量人工繁杂工作，彻底改变了传统电能表检定作业模式，提高了检定效率，降低了劳动强度，电能计量管理的质量和安全水平全面提升。通过电能表自动化检定流水线的推广应用，消除人为和地域因素引起的检定质量差异，有效提高检定和配送工作质量效率和计量管理水平，提高检定的工作效率、可靠性、稳定性。压接技术的可靠性是确保智能电能表自动化检定的关键，端子在压接过程中由于接触会产生一定的接触应力，接触应力的大小关系到材料的破坏、结构的屈曲以及接触电阻的大小，需要一套可靠的测试系统对其应力变化进行监测。

发明内容

为了弥补现有技术的缺陷，本发明提供一种可以适用于大电流、无法粘贴应变片情况下检测压接过程中端子应力水平的测试系统，根据位移传感器和电压采集传感器实时采集的信号进行反馈，实现对弹簧正压力的监测、端子应力的计算以及应变状态的反馈。

为了解决上述的技术问题，本发明采用的技术方案为：

智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，包括数据采集系统、位移采集模块、电压采集模块和电源模块，其中，

位移采集模块包括与压接端子连接的位移传感器，用于监测弹簧的压缩位移，并将压缩位移的电压信号输出至电压采集模块，所述位移传感器与压接端子的底部通过套筒固定，保证两者相连并绝缘；

电压采集模块与位移采集模块相连接，电压采集模块包括电压采集传感器，所述电压采集传感器接收位移传感器传输的电压信号，并将其传输至数据采集系统；

数据采集系统包括上位机，所述电压采集模块通过串口与上位机相连，所述上位机包括上位机显示界面；

电源模块与位移采集模块和电压采集模块相连接，为位移传感器和电压采集传感器提供输入电源。

前述的位移传感器为直杆位移传感器。

前述的上位机显示界面采用Labview软件编写。

前述的上位机采集位移传感器产生的压缩位移电压信号，并通过Labview软件将其解调为弹簧输出位移，然后采用Labview软件编写程序，计算弹簧正压力，压接端子的应力和应变，并将计算结果通过上位机显示界面进行显示。

前述的上位机利用弹簧力计算公式编写Labview程序，根据弹簧输出位移计算弹簧正压力，所述弹簧力计算公式为，F＝K×ΔL，其中，F为弹簧正压力，K为弹簧的刚度系数，ΔL为弹簧位移。

前述的上位机计算压接端子应力的方法为：

6-1）测量压接端子横截面积A；

6-2）编写Labview程序，将计算得到的弹簧正压力F与压接端子横截面积A相除，得到压缩应力；

6-3）利用应力集中理论和实验标定确定端子应力集中系数η；

6-4）编写Labview程序，将压缩应力与应力集中系数η相乘，得到压接端子应力σ；

前述的上位机利用材料胡克定律编写Labview程序，计算压接端子应变，所述胡克定律的表达式为，其中，ε为压接端子应变，σ为压接端子应力，E为弹簧的弹性模量。

通过本发明的系统可以获得监测工作状态下压接端子的弹簧正压力、端子最大应力以及应变大小，为判断压接端子工作状态提供帮助。

通过采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

（1）结构简单易安装，结构可进一步扩展，可适用于多路压接端子的同时测试工作，其中，位移传感器可以自由拆卸，即可以同时或分别对不同压接端子进行测试试验；

（2）操作简便，在安装位移传感器时，只需要与端子接触，避免安装带来的误差；

（3）本发明通过程序界面可以实现对端子压接过程中的位移、弹簧力、应力和应变进行监测，数据实时采集保存并能显示在程序界面中；

（4）适用于大电流工作环境以及不适用于直接黏贴应变片的情况，通过对应力应变的监测增加了压接过程中的可靠性。

附图说明

图1是本发明的智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统原理示意图；

图2是本发明的系统测试压接端子应力应变的连接结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步说明。

如图1所示，本发明的智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统包括数据采集系统、位移采集模块、电压采集模块和电源模块，其中，

位移采集模块包括与压接端子相连的位移传感器，用于监测弹簧的压缩位移，并将压缩位移的电压信号输出至电压采集模块，位移传感器与压接端子的底部通过套筒固定，保证两者相连并绝缘，位移采集模块通过电源模块为其提供电源；优选的，本发明采用直杆位移传感器。

电压采集模块包括电压采集传感器，电压采集模块与位移采集模块相连接，接收位移传感器传来的电压信号，并将其传输至数据采集系统，电压采集模块采用电源模块为其提供电源。

数据采集系统包括上位机，所述电压采集模块通过串口与上位机相连，上位机接收电压采集模块传输的压缩位移电压信号，并通过Labview软件将其调节为弹簧输出位移，然后采用Labview软件编写程序，根据输出位移计算弹簧正压力，根据正压力计算压接端子应力，根据应力计算压接端子应变，并将计算结果通过上位机显示界面进行显示。

本发明中，利用Labview软件编写应力应变测试系统显示界面即上位机显示界面，通过Labview程序读取位移信号并计算应力、应变大小，实时得到压接过程中端子应力、应变数据，实现对压接端子的可靠性监测。

如图2所示，位移传感器与压接端子的底部相连，可以在压接过程中获得弹簧的变形，电源模块为位移传感器和电压采集模块提供电源，电压采集模块与位移传感器相连，然后再通过串口连接上位机，上位机通过Labview程序把信号提取并计算弹簧正压力、端子应力以及应变大小。

本发明系统的工作过程为：

根据图2所示连接好各部分组件，接通电源，把位移传感器与压接端子固联在一起，打开上位机，运行Labview软件，端子压接过程中能实时获得端子的应力、应变大小。

压接端子的应力应变测试系统主要涉及以下几个方面的内容，原理如下：

（1）端子弹簧的正压力

电能表检定装置在工作时，由于弹簧受压会产生正压力，正压力的大小关系到端子的应力水平。本系统测试正压力的原理是利用位移传感器连接在端子底部，压接结束后，由于弹簧的作用使端子回复到原来位置，使端子发生位移，位移的变化改变传感器内部电阻的变化最终导致输出电压的变化，通过电压采集系统获得输出电压，利用上位机对电压进行解调获得弹簧输出位移，根据弹簧力计算公式，利用Labview软件编写程序，即可获得正压力的大小，弹簧力计算公式为，

F＝K×ΔL               (1) 

式中，F为弹簧正压力，K为弹簧的刚度系数，ΔL为弹簧压接位移。

（2）压接端子应力计算

电能表检定装置在工作时，由于接触作用产生应力集中现象，这也是结构产生的最大应力部位。传统上应力的测试需要在测试部位黏贴应变片，由于电能表检定装置接触部位无法黏贴应变片，无法采用这种传统的测试方式。采用本发明，可以利用弹簧正压力计算压接端子应力大小，具体的方式如下，

1）测量压接端子横截面积A；

2）编写Labview程序，将计算得到的弹簧正压力F与压接端子横截面积A相除，得到压缩应力；

3）利用应力集中理论和实验标定确定端子应力集中系数η，本实施例中，应力集中系数η取2.55；

4）编写Labview程序，将压缩应力与应力集中系数η相乘，得到压接端子近似应力σ；

$\mathrm{\σ}=\frac{F}{A}\×\mathrm{\η}---\left(2\right)$

式中，F为弹簧正压力，A为端子横截面积，η为考虑端子头部的应力集中系数，可以通过实验和理论进行标定。

（3）压接端子应变计算

由于压接应力的作用，端子产生一定的应变，利用材料胡克定律编写Labview程序，计算压接端子应变，胡克定律的表达式如下

$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{\σ}}{E}---\left(3\right)$

其中，ε为压接端子应变，σ为压接端子应力，E为弹簧的弹性模量。

Claims (6)

1.智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，其特征在于，包括数据采集系统、位移采集模块、电压采集模块和电源模块，其中，

位移采集模块包括与压接端子连接的位移传感器，用于监测弹簧的压缩位移，并将压缩位移的电压信号输出至电压采集模块，所述位移传感器与压接端子的底部通过套筒固定，保证两者相连并绝缘；

电压采集模块与位移采集模块相连接，电压采集模块包括电压采集传感器，所述电压采集传感器接收位移传感器传输的电压信号，并将其传输至数据采集系统；

数据采集系统包括上位机，所述电压采集模块通过串口与上位机相连，所述上位机包括上位机显示界面；所述上位机采集位移传感器产生的压缩位移电压信号，并通过Labview软件将其解调为弹簧输出位移，然后采用Labview软件编写程序，计算弹簧正压力，压接端子的应力和应变，并将计算结果通过上位机显示界面进行显示；

电源模块与位移采集模块和电压采集模块相连接，为位移传感器和电压采集传感器提供输入电源。

2.根据权利要求1所述的智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，其特征在于，所述位移传感器为直杆位移传感器。

3.根据权利要求1所述的智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，其特征在于，所述上位机显示界面采用Labview软件编写。

4.根据权利要求1所述的智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，其特征在于，所述上位机利用弹簧力计算公式编写Labview程序，根据弹簧输出位移计算弹簧正压力，所述弹簧力计算公式为，F＝K×ΔL，其中，F为弹簧正压力，K为弹簧的刚度系数，ΔL为弹簧位移。

5.根据权利要求1所述的智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，其特征在于，所述上位机计算压接端子应力的方法为：

6-1)测量压接端子横截面积A；

6-2)编写Labview程序，将计算得到的弹簧正压力F与压接端子横截面积A相除，得到压缩应力；

6-3)利用应力集中理论和实验标定确定端子应力集中系数η；

6-4)编写Labview程序，将压缩应力与应力集中系数η相乘，得到压接端子应力σ。

6.根据权利要求1所述的智能电能表自动化检定装置压接端子的应力应变测试系统，其特征在于，所述上位机利用材料胡克定律编写Labview程序，计算压接端子应变，所述胡克定律的表达式为，其中，ε为压接端子应变，σ为压接端子应力，E为弹簧的弹性模量。