CN105486579A - 一种测量试样产生的应变的检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量试样产生的应变的检测装置及检测方法，其中的检测装置包括：安装支架、延长杆锁紧支架、延长杆托架、激光位移传感器、延长杆护管、碳纤维延长杆和标靶；安装支架与金属拉伸应力松弛试验机的一端固定连接；延长杆锁紧支架与试验机的另一端固定连接；延长杆托架设置在试验机的顶部；激光位移传感器设置在安装支架的顶部；延长杆护管设置在延长杆托架的顶部；碳纤维延长杆穿过延长杆护管，两端分别从延长杆护管中山伸出；标靶套接在碳纤维延长杆与激光位移传感器对应的一端的端部；碳纤维延长杆的另一端与延长杆锁紧支架固定连接。应用本发明可以在金属拉伸应力松弛试验过程中对测量试样产生的应变进行准确地检测。

Description

一种测量试样产生的应变的检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及土木工程检测技术领域，尤其涉及一种测量试样产生的应变的检测装置及检测方法。

背景技术

金属拉伸应力松弛试验机是主要用于检测预应力钢丝、钢棒和钢绞线的松弛性能的试验设备。2015年4月1日实施的《预应力混凝土用钢绞线(GB/T5224-2014)》国家产品标准，引用了于2008年11月1日实施的《预应力混凝土用钢材试验方法(GB/T21839-2008)》的国家标准，其中对试验期间试样应变的变化提出了明确要求。

因此，亟待提出一种可以在金属拉伸应力松弛试验过程中对测量试样产生的应力进行准确检测的装置以及相应的检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种测量试样产生的应变的检测装置及检测方法，从而可以在金属拉伸应力松弛试验过程中对测量试样产生的应变进行准确地检测。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种测量试样产生的应变的检测装置，该检测装置设置在金属拉伸应力松弛试验机上，该检测装置包括：安装支架、延长杆锁紧支架、延长杆托架、激光位移传感器、延长杆护管、碳纤维延长杆和标靶；

所述安装支架与金属拉伸应力松弛试验机的一端固定连接；

所述延长杆锁紧支架与所述金属拉伸应力松弛试验机的另一端固定连接；

所述延长杆托架设置在所述金属拉伸应力松弛试验机的顶部；

所述激光位移传感器设置在所述安装支架的顶部；

所述延长杆护管设置在所述延长杆托架的顶部；

所述碳纤维延长杆穿过所述延长杆护管，两端分别从所述延长杆护管中伸出；

所述标靶套接在所述碳纤维延长杆与所述激光位移传感器对应的一端的端部；

所述碳纤维延长杆的另一端与所述延长杆锁紧支架固定连接。

较佳的，所述安装支架包括：锁紧件和安装架；

所述锁紧件为环形，用于将所述安装支架固定在所述金属拉伸应力松弛试验机的端部；

所述安装架设置在所述锁紧件的上部，用于固定所述激光位移传感器。

较佳的，所述锁紧件上设置有通孔，所述锁紧件通过穿过所述通孔的螺栓固定在所述金属拉伸应力松弛试验机的端部。

较佳的，所述锁紧件固定在所述金属拉伸应力松弛试验机的一端的丝杠上。

较佳的，所述延长杆锁紧支架包括：锁紧环和支撑架；

所述锁紧环为环形，用于将所述延长杆锁紧支架固定在所述金属拉伸应力松弛试验机的端部；

所述支撑架，用于与所述碳纤维延长杆的一端固定连接。

较佳的，所述支撑架的顶部设置有用于放置并固定碳纤维延长杆的卡接槽。

较佳的，所述延长杆托架包括：按预设间隔设置在所述金属拉伸应力松弛试验机的顶部的多个支撑块；

所述支撑块的底部设置有第一凹槽，用于将所述支撑块卡接在所述金属拉伸应力松弛试验机的顶部；

所述支撑块的顶部设置有第二凹槽，用于托接所述延长杆护管。

较佳的，所述延长杆护管包括：套管和按照预设间隔设置在所述套管内的多个直线轴承；

所述直线轴承的外径小于或等于所述套管的内径；

所述套管上设置有多个与各个直线轴承相对应的顶丝孔；各个直线轴承通过穿过顶丝孔的顶丝固定在所述套管内；

所述直线轴承的中部设置有供碳纤维延长杆穿过的通孔。

较佳的，对应于每个直线轴承设置有两个顶丝孔；所述两个顶丝孔间隔90°。

较佳的，所述标靶的一端设置有安装通孔，用于将所述标靶套接在所述碳纤维延长杆的端部。

本发明中还提供了一种测量试样产生的应变的检测方法，该方法包括如下的步骤：

A1、在金属拉伸应力松弛试验机上安装如权利要求1～10中的任一检测装置；

A2、当金属拉伸应力松弛试验机上的试验初始力加到预设荷载时，开启激光位移传感器，将所述检测装置的标靶端面与激光位移传感器之间的距离调整到预设距离，并将所述检测装置的延长杆锁紧支架锁紧在金属拉伸应力松弛试验机上；

A3、当试样或金属拉伸应力松弛试验机的机架产生位移时，通过所述激光位移传感器测量得到所述位移的数值。

较佳的，所述步骤A1包括：

在金属拉伸应力松弛试验机的两端分别固定设置一个安装支架和一个延长杆锁紧支架；

在金属拉伸应力松弛试验机的顶部设置一个延长杆托架；

将激光位移传感器设置在所述安装支架上；

将延长杆护管设置在所述延长杆托架上，并将碳纤维延长杆穿过所述延长杆护管；

将碳纤维延长杆的一端固定在所述延长杆锁紧支架上，将标靶套接在碳纤维延长杆的另一端。

由上述技术方案可见，在本发明的技术方案中，由于采用了非接触式激光测量法，设置了激光位移传感器、碳纤维延长杆和标靶，使得当试样或金属拉伸应力松弛试验机的机架产生位移时，可以通过所述激光位移传感器测量得到该位移的数值；随后，即可根据该位移的数值进行计算，完成试样应变测量，从而可以在金属拉伸应力松弛试验过程中对测量试样产生的应变进行准确地检测，解决现有技术中的测量标距长、测量精度高、测量分辨力高、测量时间长等高难度要求，具有精度高、分辨力高、温漂小、零漂小的优点，并可长时间进行实时而准确的测量。

另外，在本发明的技术方案中，由于碳纤维延长杆是采用碳纤维材料加工而成，而碳纤维材料热膨胀系数低，因此受温、湿度变化的影响小，且碳纤维延长杆光滑，可在延长杆护管的直线轴承间自由产生位移。

附图说明

图1为本发明实施例中的设置在金属拉伸应力松弛试验机上的检测装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中的安装支架的正面、侧面示意图。

图3为本发明实施例中的延长杆锁紧支架的正面、侧面示意图。

图4为本发明实施例中的延长杆托架的结构示意图。

图5为本发明实施例中的延长杆护管的截面、侧剖面示意图。

图6为本发明实施例中的标靶的截面、侧剖面示意图。

图7为本发明实施例中的检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例中的设置在金属拉伸应力松弛试验机上的检测装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中的设置在金属拉伸应力松弛试验机上的测量试样产生的应变的检测装置包括：安装支架11、延长杆锁紧支架12、延长杆托架13、激光位移传感器14、延长杆护管15、碳纤维延长杆16和标靶17；

所述安装支架11与金属拉伸应力松弛试验机20的一端固定连接；

所述延长杆锁紧支架12与所述金属拉伸应力松弛试验机20的另一端固定连接；

所述延长杆托架13设置在所述金属拉伸应力松弛试验机20的顶部；

所述激光位移传感器14设置在所述安装支架11的顶部；

所述延长杆护管15设置在所述延长杆托架13的顶部；

所述碳纤维延长杆16穿过所述延长杆护管15，两端分别从所述延长杆护管15中伸出；

所述标靶17套接在所述碳纤维延长杆16与所述激光位移传感器14对应的一端的端部；

所述碳纤维延长杆16的另一端与所述延长杆锁紧支架12固定连接。

由于激光位移传感器的测距较小，而金属拉伸应力松弛试验的试样21尺寸较大，因此一般情况下难以直接将激光位移传感器发出的激光束从金属拉伸应力松弛试验机的一端打到另一端。另外，考虑到碳纤维材料的热膨胀系数较小，因此，在本发明的技术方案中使用碳纤维杆作为延长杆，该碳纤维延长杆的一端通过延长杆锁紧支架锁紧在金属拉伸应力松弛试验机的尾端，另一端则套接一个标靶，对准所述激光位移传感器，使得激光位移传感器发射的激光束可以直接射在所述标靶上，并将所述激光位移传感器到标靶的距离控制在该激光位移传感器的有效测距范围内。例如，根据试验标准的要求，当金属拉伸应力松弛试验机上的试验初始力加到规定荷载时，可以先手动调整标靶端面与激光位移传感器之间的距离(此距离即为测距)，然后再将延长杆锁紧支架锁紧在金属拉伸应力松弛试验机上，从而可以保证上述测距始终位于所述激光位移传感器的有效测量范围之内。

由于激光位移传感器通过安装支架固定在金属拉伸应力松弛试验机的一端，而碳纤维延长杆的一端通过延长杆锁紧支架固定在金属拉伸应力松弛试验机的另一端(即未设置激光位移传感器的一端)，而所述标靶则套接在所述碳纤维延长杆的另一端，因此，在试验过程中，当试样或金属拉伸应力松弛试验机的机架产生位移变化时，标靶与激光位移传感器之间也将产生相对应的位移变化量。此时，通过激光测量三角原理即可测量得到该位移的数值，并采集到上位机进行记录，从而可以对试验过程中产生的上述位移变化进行实时、准确的测量。

另外，图2为本发明实施例中的安装支架的正面、侧面示意图。如图2所示，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述安装支架11还可以包括：锁紧件111和安装架112；

所述锁紧件111为环形，用于将所述安装支架11固定在所述金属拉伸应力松弛试验机20的端部；

所述安装架112设置在所述锁紧件111的上部，用于固定所述激光位移传感器14。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述锁紧件111上设置有通孔113，所述锁紧件111通过穿过所述通孔113的螺栓固定在所述金属拉伸应力松弛试验机20的端部。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述锁紧件111固定在所述金属拉伸应力松弛试验机20的一端的丝杠22上。

另外，图3为本发明实施例中的延长杆锁紧支架的正面、侧面示意图。如图3所示，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述延长杆锁紧支架12还可以包括：锁紧环121和支撑架122；

所述锁紧环121为环形，用于将所述延长杆锁紧支架12固定在所述金属拉伸应力松弛试验机20的端部；

所述支撑架122，用于与所述碳纤维延长杆16的一端固定连接。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述支撑架122的顶部设置有用于放置并固定碳纤维延长杆16的卡接槽123，从而可以将所述碳纤维延长杆16的一端锁紧并固定在所述延长杆锁紧支架12上。

另外，图4为本发明实施例中的延长杆托架的结构示意图。如图4所示，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述延长杆托架13可以包括：按预设间隔设置在所述金属拉伸应力松弛试验机的顶部的多个支撑块131；

所述支撑块131的底部设置有第一凹槽132，用于将所述支撑块131卡接在所述金属拉伸应力松弛试验机20的顶部；

所述支撑块131的顶部设置有第二凹槽133，用于托接所述延长杆护管15。

因此，在本发明的技术方案中，可以根据金属拉伸应力松弛试验机的机架尺寸加工出对应的第一凹槽，根据延长杆护管的尺寸加工出对应的第二凹槽。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述支撑块为塑料块。

在本发明的技术方案中，上述延长杆托架可以用于支撑碳纤维延长杆及延长杆护管，防止碳纤维延长杆因为自重和长度等原因而产生的挠度，并使得碳纤维延长杆的轴向移动自由。

另外，图5为本发明实施例中的延长杆护管的截面、侧剖面示意图。如图5所示，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述延长杆护管15包括：套管151和按照预设间隔设置在所述套管151内的多个直线轴承152；

所述直线轴承152的外径小于或等于所述套管151的内径；

所述套管151上设置有多个与各个直线轴承152相对应的顶丝孔153；各个直线轴承152通过穿过顶丝孔153的顶丝固定在所述套管151内；

所述直线轴承152的中部设置有供碳纤维延长杆16穿过的通孔153。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述套管内设置有4个直线轴承；其中，设置在套管两端的两个直线轴承固定在距离套管端面15～30mm的位置上。因此，另外两个直线轴承则可以根据设置在套管两端的两个直线轴承之间的间距均匀分布。

较佳的，在本发明的具体实施例中，对应于每个直线轴承设置有两个顶丝孔；所述两个顶丝孔间隔90°。因此，将顶丝穿过套管上的顶丝孔，即可将各个直线轴承顶紧在套管内壁的同一方向的位置上。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述套管为不锈钢套管。

在本发明的技术方案中，可以将碳纤维延长杆穿过所述延长杆护管的直线轴承的通孔，从而可以通过该延长杆护管对碳纤维延长杆进行承托和保护，保证碳纤维延长杆的水平度，保证碳纤维延长杆的同轴，减小自重并防止碳纤维延长杆因为自重和长度等原因而产生的挠度，并使得碳纤维延长杆相对于延长杆护管可以产生自由位移。同时，还可减小外界环境对测量数据的影响，比如试验室内空调的风及外界产生的振动等。

另外，图6为本发明实施例中的标靶的截面、侧剖面示意图。如图6所示，较佳的，在本发明的具体实施例中，所述标靶17的一端设置有安装孔171，用于将所述标靶17套接在所述碳纤维延长杆16的端部。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述标靶为不锈钢标靶。

在本发明的技术方案中，在碳纤维延长杆与激光位移传感器靠近的一端套接了一个标靶，该激光位移传感器发出的激光可以直射在该标靶的表面。因此，在本发明的技术方案中，需保证标靶朝向激光位移传感器的端面平整、光滑，并且需在碳纤维杆端面安装牢固，防止发生任何方向的移动。

此外，在本发明的技术方案中，根据本发明提供的上述检测装置，本发明还提供了相应的检测方法，具体请参见图7。

图7为本发明实施例中的检测方法的流程示意图。如图7所示，本发明实施例中的测量试样产生的应变的检测方法包括：

步骤71，在金属拉伸应力松弛试验机上安装上述的检测装置；

步骤72，当金属拉伸应力松弛试验机上的试验初始力加到预设荷载时，开启激光位移传感器，将所述检测装置的标靶端面与激光位移传感器之间的距离调整到预设距离，并将所述检测装置的延长杆锁紧支架锁紧在金属拉伸应力松弛试验机上；

步骤73，当试样或金属拉伸应力松弛试验机的机架产生位移时，通过所述激光位移传感器测量得到该位移的数值。

得到上述位移的数值之后，即可根据该位移的数值对试样的应变进行监测。

因此，通过上述的步骤71～73，即可使用上述的检测装置对试样的应变进行测量和监测。

较佳的，在本发明的具体实施例中，所述在金属拉伸应力松弛试验机上安装所述检测装置包括：

步骤711，在金属拉伸应力松弛试验机的两端分别固定设置一个安装支架和一个延长杆锁紧支架；

步骤712，在金属拉伸应力松弛试验机的顶部设置一个延长杆托架。

在本发明的技术方案中，上述步骤711和712之间可以有多种执行顺序，例如，先执行步骤711，再执行步骤712；或者，先执行步骤712，再执行步骤711；或者，同时执行步骤711和步骤712。本发明的技术方案中对此不做限制。

步骤713，将激光位移传感器设置在所述安装支架上；

步骤714，将延长杆护管设置在所述延长杆托架上，并将碳纤维延长杆穿过所述延长杆护管；

步骤715，将碳纤维延长杆的一端固定在所述延长杆锁紧支架上，将标靶套接在碳纤维延长杆的另一端。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于采用了非接触式激光测量法，设置了激光位移传感器、碳纤维延长杆和标靶，使得当试样或金属拉伸应力松弛试验机的机架产生位移时，可以通过所述激光位移传感器测量得到该位移的数值；随后，即可根据该位移的数值进行计算，完成试样应变测量，从而可以在金属拉伸应力松弛试验过程中对测量试样产生的应变进行准确地检测，解决现有技术中的测量标距长、测量精度高、测量分辨力高、测量时间长等高难度要求，具有精度高、分辨力高、温漂小、零漂小的优点，并可长时间进行实时而准确的测量。

另外，在本发明的技术方案中，由于碳纤维延长杆是采用碳纤维材料加工而成，而碳纤维材料热膨胀系数低，因此受温、湿度变化的影响小，且碳纤维延长杆光滑，可在延长杆护管的直线轴承间自由产生位移。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种测量试样产生的应变的检测装置，其特征在于，该检测装置设置在金属拉伸应力松弛试验机上，该检测装置包括：安装支架、延长杆锁紧支架、延长杆托架、激光位移传感器、延长杆护管、碳纤维延长杆和标靶；

所述安装支架与金属拉伸应力松弛试验机的一端固定连接；

所述延长杆锁紧支架与所述金属拉伸应力松弛试验机的另一端固定连接；

所述延长杆托架设置在所述金属拉伸应力松弛试验机的顶部；

所述激光位移传感器设置在所述安装支架的顶部；

所述延长杆护管设置在所述延长杆托架的顶部；

所述碳纤维延长杆穿过所述延长杆护管，两端分别从所述延长杆护管中伸出；

所述标靶套接在所述碳纤维延长杆与所述激光位移传感器对应的一端的端部；

所述碳纤维延长杆的另一端与所述延长杆锁紧支架固定连接。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述安装支架包括：锁紧件和安装架；

所述锁紧件为环形，用于将所述安装支架固定在所述金属拉伸应力松弛试验机的端部；

所述安装架设置在所述锁紧件的上部，用于固定所述激光位移传感器。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于：

所述锁紧件上设置有通孔，所述锁紧件通过穿过所述通孔的螺栓固定在所述金属拉伸应力松弛试验机的端部。

4.根据权利要求2或3所述的检测装置，其特征在于：

所述锁紧件固定在所述金属拉伸应力松弛试验机的一端的丝杠上。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述延长杆锁紧支架包括：锁紧环和支撑架；

所述锁紧环为环形，用于将所述延长杆锁紧支架固定在所述金属拉伸应力松弛试验机的端部；

所述支撑架，用于与所述碳纤维延长杆的一端固定连接。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于：

所述支撑架的顶部设置有用于放置并固定碳纤维延长杆的卡接槽。

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述延长杆托架包括：按预设间隔设置在所述金属拉伸应力松弛试验机的顶部的多个支撑块；

所述支撑块的底部设置有第一凹槽，用于将所述支撑块卡接在所述金属拉伸应力松弛试验机的顶部；

所述支撑块的顶部设置有第二凹槽，用于托接所述延长杆护管。

8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述延长杆护管包括：套管和按照预设间隔设置在所述套管内的多个直线轴承；

所述直线轴承的外径小于或等于所述套管的内径；

所述套管上设置有多个与各个直线轴承相对应的顶丝孔；各个直线轴承通过穿过顶丝孔的顶丝固定在所述套管内；

所述直线轴承的中部设置有供碳纤维延长杆穿过的通孔。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于：

对应于每个直线轴承设置有两个顶丝孔；所述两个顶丝孔间隔90°。

10.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：

所述标靶的一端设置有安装通孔，用于将所述标靶套接在所述碳纤维延长杆的端部。

11.一种测量试样产生的应变的检测方法，其特征在于，该方法包括如下的步骤：

A1、在金属拉伸应力松弛试验机上安装如权利要求1～10中的任一检测装置；

A2、当金属拉伸应力松弛试验机上的试验初始力加到预设荷载时，开启激光位移传感器，将所述检测装置的标靶端面与激光位移传感器之间的距离调整到预设距离，并将所述检测装置的延长杆锁紧支架锁紧在金属拉伸应力松弛试验机上；

A3、当试样或金属拉伸应力松弛试验机的机架产生位移时，通过所述激光位移传感器测量得到所述位移的数值。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤A1包括：

在金属拉伸应力松弛试验机的两端分别固定设置一个安装支架和一个延长杆锁紧支架；

在金属拉伸应力松弛试验机的顶部设置一个延长杆托架；

将激光位移传感器设置在所述安装支架上；

将延长杆护管设置在所述延长杆托架上，并将碳纤维延长杆穿过所述延长杆护管；

将碳纤维延长杆的一端固定在所述延长杆锁紧支架上，将标靶套接在碳纤维延长杆的另一端。