CN106679610A - 高温、高频循环交变应变加载装置 - Google Patents

高温、高频循环交变应变加载装置 Download PDF

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敬发宪
朱靖
张欢
董军
戢泽亮
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Abstract

本发明涉及一种用于应变传感器动态标定的高温、高频循环交变应变加载装置。一种用于应变传感器动态标定的高温、高频循环交变应变加载装置包括应变梁(1)、高温试验箱(2)、固定基座(6)、激振器(4)和振动传递杆(3)、位移机构(10)、位移计(8)和监测位移计(9)。其中激振器(4)和振动传递杆(3)组成激振系统，主要控制系统激励。位移机构(10)、位移计(8)和监测位移计(9)组成变形测量系统。本发明能够高精度满足动态应变标定的高温、高频循环应变加载要求，可准确获知密封装置的密封能力。当动态应变传感器对该标准应变进行感受时，可用于对感受应变进行标定。

Description

高温、高频循环交变应变加载装置
技术领域
本发明属于计量器具领域，涉及用于应变传感器的动态标定。
背景技术
在对应变传感器的动态标定过程中，需要使用循环交变应变加载装置。在这种加载装置中，首先产生一个循环交变的标准应变，并令应变传感器对其感受，通过比对标准应变和传感器的感受应变来完成标定。由于国际和国内并没有循环交变的标准应变源传递基准，因此用于产生循环交变标准应变的装置目前都是实验室各自独立建立的。现阶段产生循环交变应变的装置，传统的一般采用电机驱动悬臂梁末端作往复运动的结构形式。该结构形式的主要缺点是加载频率低，测定时间长。较新的方法有采用压电材料驱动，其交变频率高，但最大可加载应变偏小，且受限于压电材料而无法用于高温环境下的标定。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高温、高频循环交变应变加载装置，其能在高温下提供高频的循环交变标准应变值。
本发明的技术方案是：一种高温、高频循环交变应变加载装置，包括应变梁、高温试验箱、固定基座、激振系统、变形测量系统，其中激振系统包含激振器和振动传递杆，变形测量系统包含位移机构、位移计和监测位移计，前述应变梁为等截面悬臂梁，其某阶固有频率为标定频率，应变梁一端固定在固定基座上，应变梁的伸出部分置入高温试验箱，激振器通过振动传递杆对应变梁激振，使其在应变梁的固有频率下共振，位移机构驱动位移计运动扫描并测量应变梁多个截面处的振幅，监测位移计测量应变梁悬臂端的振幅，激振器根据监测位移计测量的应变梁的振幅调整其输出以使应变梁的振幅在加载过程中保持不变，高温试验箱内部沿长度方向有多组加热元件，使得应变梁1靠近悬臂端工作于要求的温度且温度足够均匀。
高温试验箱配备了冷却套以保证位移机构、位移计和监测位移计工作于许可温度下。
标准应变的加载方式如下：首先控制高温试验箱的温度以使应变梁温度为要求的加载温度，然后控制激振器以应变梁1的某阶固有频率激振，根据监测位移计的振幅测量值，激振器的输出使应变梁的振幅在加载过程中保持不变。通过控制位移机构以驱动位移计运动来扫描并测量应变梁多个截面处的振幅，根据这些振幅值，可以在应变梁靠近悬臂端的一部分上拟合出变形挠度曲线，从而根据材料力学公式计算出应变梁各截面处的应变值，该应变值即为加载的标准应变值。
本发明的优点是：使用本发明高温、高频循环交变应变加载装置，可以提供高温、高频的循环交变标准应变，当动态应变传感器对该标准应变进行感受时，可用于对感受应变进行标定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
1—应变梁，2—高温试验箱，3—振动传递杆，4—激振器，5—基础平台，6—固定基座，7—冷却套，8—位移计，9—监测位移计，10—位移机构
具体实施方式
一种高温、高频循环交变应变加载装置，由应变梁1、固定基座6、高温试验箱2、激振系统、变形测量系统构成，其中激振系统包含激振器4和振动传递杆3，变形测量系统包含位移机构10、位移计8和监测位移计9，
前述应变梁1为等截面悬臂梁，其固有频率为标定频率，应变梁1一端通过螺栓固定在固定基座6上，而固定基座6固定在基础平台5上。应变梁1的伸出部分置入高温试验箱2。
激振器4固定于基础平台5上，其通过振动传递杆3对应变梁1激振使其振动。
位移机构10可以移动其滑台位置，而位移计8固定于其滑台上，监测位移计9固定于基础平台5上且靠近应变梁1的悬臂末端。
高温试验箱2内部沿应变梁1长度方向布置有多组独立的加热元件，对其进行控制，可以使得应变梁1靠近悬臂端的一部分工作于要求的温度且温度足够均匀。高温试验箱2配备了冷却套7以保证位移机构10、位移计8和监测位移计9工作于许可温度下。
加载时首先控制高温试验箱2的加热以使应变梁1温度为要求的加载温度，然后控制激振器4以应变梁1的某阶固有频率激振，根据检测位移计9的振幅测量值控制激振器4的输出以使应变梁1的振幅在加载过程中保持不变。
通过控制位移机构10以驱动位移计8运动来扫描应变梁1多个截面处的振幅，根据这些振幅值，在应变梁1靠近悬臂端的一部分上拟合出变形挠度曲线。
根据拟合出的变形挠度曲线利用材料力学公式计算出应变梁1上应变传感器所在截面处的应变值。
通过控制激振器4的激振力大小来改变应变传感器所在截面处的应变值，当该应变值小于要求的标准应变值时，则加大激振器4的激振力，反之则减小。

Claims (7)

1.一种高温、高频循环交变应变加载装置，其特征在于，包括应变梁(1)、高温试验箱(2)、固定基座(6)、激振系统、变形测量系统，其中激振系统包含激振器(4)和振动传递杆(3)，变形测量系统包含位移机构(10)、位移计(8)，前述应变梁(1)为等截面悬臂梁，其一端固定在固定基座(6)上，应变梁(1)的伸出部分置入高温试验箱(2)，激振器(4)通过振动传递杆(3)对应变梁(1)激振，位移机构(10)驱动位移计(8)运动扫描并测量应变梁(1)多个截面处的振幅，高温试验箱(2)内部沿长度方向有多组加热元件，使得应变梁(1)靠近悬臂端工作于要求的温度且温度足够均匀。
2.如权利要求1所述的高温、高频循环交变应变加载装置，其特征在于，位移计(8)扫描并测量应变梁(1)多个截面处的振幅，并据此拟合应变梁(1)的变形挠度曲线，最终根据材料力学公式计算应变传感器所在截面处的应变值，并作为加载的标准应变值。
3.如权利要求1或2所述的高温、高频循环交变应变加载装置，其特征在于，变形测量系统还包括监测位移计(9)，根据监测位移计(9)的振幅测量值，激振器(4)输出的激振力使应变梁(1)的振幅在加载过程中保持不变。
4.如权利要求1或2所述的高温、高频循环交变应变加载装置，其特征在于，应变梁(1)的某阶固有频率为标定频率。
5.如权利要求3所述的高温、高频循环交变应变加载装置，其特征在于，应变梁(1)的某阶固有频率为标定频率。
6.如权利要求1或2所述的高温、高频循环交变应变加载装置，其特征在于，高温试验箱(2)配备了冷却套(7)以保证变形测量系统工作于许可温度下。
7.如权利要求3所述的高温、高频循环交变应变加载装置，其特征在于，高温试验箱(2)配备了冷却套(7)以保证变形测量系统工作于许可温度下。
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