CN107179155B - 一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统及标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统及标定方法，基于直流型标准模拟应变信号源设计与制造技术和自动控制技术开发的，利用先进的步进电机驱动控制技术代替传统的手动控制档位切换，通过程序实现自动控制标定过程，并打印出标定报告，以满足多通道电桥模式的应变应力自动标定，能够大大提高实际标定操作的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统及标定方法，属于标定测量技术领域。
背景技术
自动标定技术能够运用于标准应变信号源的研制，从而实现应变应力信号测试分析系统的电桥模式应力应变的自动标定，尤其在应变应力测试占主导地位的结构力学研究领域意义重大。在对飞机、船舶、舰艇、车辆等大型结构的疲劳分析时，需要大量的应变应力测点，少则几百，多则成千上万，每次试验之前均需要对所用测量通道进行应变标定，标定不合格的通道不能用于正式试验。而目前用于应变测量通道标定的传统标准模拟应变信号源不具备此项技术，使得在大批量应变测点标定时，需花费大量的人力和时间去手动标定每一个应变通道，且必须专人值守，工作人员一旦停止操作，标定工作随即停止，此传统标定方式影响标定成本和效率，严重时导致实验延期，影响重大工程项目进程。
传统的应变标定过程是这样的，首先，将手动拨档的标准应变信号源与应变应力信号测试分析系统的某一个应变测量通道之间通过导线焊接或者螺钉紧固；然后，启动标定，人工拨动切换应变源档位，给定一个标准值，人工读取数据采集系统软件上的平均值并记录，一个测量通道完成后，重新将标准应变信号接入下一个需要标定的应变通道，依次重复操作，每一步都必须依靠人工干预；最后，根据记录的数据，人工整理标定记录表格，形成报告后打印存档。这种方式存在很多缺点：（1）每次只能进行单通道标定；（2）更换标定通道必须重新接线，不同的桥路方式需要接不同的信号线，经常出现连接不可靠导致标定误差偏大；（3）所有数据均为人工读取，不同的人操作会得到不同的读数结果；（4）读取的数据往记录表格中填写时，由于数据量较大，经常会人为填写错误；（5）每一个操作步骤都需要人工干预，一旦操作人员停止，标定工作即停止，要想持续标定，加快标定进度，只能通过增加标定设备、标定人员、延长工作时间等方式，势必造成人员疲惫、资源浪费；（6）所有的标定报告必须人工处理，存在处理结果不规范现象，在处理过程中很难避免不出差错。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统，不仅能够实现应变标定的智能化、自动化，降低标定工作的人力成本、时间成本，而且能够大幅提高标定效率，实现“一键式”自动标定。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统，包括相互通信的应变应力信号源和应变应力信号测试分析系统，通过应变应力信号源向应变应力信号测试分析系统提供应变测量通道标定的标准信号源输入，实现被测对象各个测点的标记，所述应变应力信号源为电桥模式应变应力信号源，所述应变应力信号测试分析系统为电桥模式应变应力信号测试分析系统；还包括调度控制终端，所述电桥模式应变应力信号源中包括电源、档位切换机构、通道切换机构和驱动控制模块；电桥模式应变应力信号源中，电源分别为档位切换机构、通道切换机构、驱动控制模块进行供电，驱动控制模块分别与档位切换机构、通道切换机构相连接，档位切换机构的输出端与通道切换机构的输入端相连接；调度控制终端与电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块相通信，电桥模式应变应力信号源中通道切换机构的输出端与电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信；调度控制终端与电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电桥模式应变应力信号源中档位切换机构包括第一伺服电机驱动机构和档位切换本体，所述电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块与第一伺服电机驱动机构相连接，第一伺服电机驱动机构与档位切换本体相连接，档位切换本体的输出端与通道切换机构的输入端相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电桥模式应变应力信号源中通道切换机构包括第二伺服电机驱动机构和通道切换本体，所述电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块与第二伺服电机驱动机构相连接，第二伺服电机驱动机构与通道切换本体相连接，所述电桥模式应变应力信号源中档位切换本体的输出端与通道切换本体的的输入端相连接，通道切换本体的输出端与所述电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电桥模式应变应力信号源中的电源为充电锂电池。
本发明所述一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统，基于直流型标准模拟应变信号源设计与制造技术和自动控制技术开发的，利用先进的步进电机驱动控制技术代替传统的手动控制档位切换，通过程序实现自动控制标定过程，并打印出标定报告，以满足多通道电桥模式的应变应力自动标定，并具体具有如下优点：（1）自带可充电锂电池，无需外供电，避免工频干扰；（2）可实现1/4桥、半桥、全桥三种桥路方式的应变示值误差、应变非线性误差自动标定；（3）系统可自动切换标准应变源应变信号输出档位，无需人工手动拨档切换；（4）被标定的应变测量通道切换由通道切换箱自动完成，无需手动更换标定通道；（5）用户可自定义标定模板或直接使用默认模板，一次编辑可自动保存；（6）系统根据预定义参数设置，自动设置电桥参数；（7）标定过程无需人工干预，启动读数并填表，确保读数规范、统一；（8）一键标定，自动生成标定报告。
与之相对应，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电桥模式应变应力测量系统自动标定系统的标定方法，结合所设计自动标定系统的优点，能够有效提高标定工作效率。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于电桥模式应变应力测量系统自动标定系统的标定方法，所述调度控制终端向电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块发送控制指令，驱动控制模块首先经第一伺服电机驱动机构向档位切换本体发送控制指令，实现档位切换，然后，驱动控制模块经第二伺服电机驱动机构向通道切换本体发送控制指令，实现通道切换，最后电桥模式应变应力信号源通过切换后的档位和通道，向所述应变应力信号测试分析系统提供应变测量通道标定的标准信号源输入，实现被测对象各个测点的标记。
本发明所述一种基于电桥模式应变应力测量系统自动标定系统的标定方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计一种基于电桥模式应变应力测量系统自动标定系统的标定方法，结合所设计自动标定系统的优点，能够有效提高标定工作效率。
附图说明
图1是本发明所设计一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统及标定方法的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明设计了一种电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统及标定方法，包括相互通信的应变应力信号源和应变应力信号测试分析系统，通过应变应力信号源向应变应力信号测试分析系统提供应变测量通道标定的标准信号源输入，实现被测对象各个测点的标记，所述应变应力信号源为电桥模式应变应力信号源，所述应变应力信号测试分析系统为电桥模式应变应力信号测试分析系统；还包括调度控制终端，所述电桥模式应变应力信号源中包括电源、档位切换机构、通道切换机构和驱动控制模块；电桥模式应变应力信号源中，电源分别为档位切换机构、通道切换机构、驱动控制模块进行供电，驱动控制模块分别与档位切换机构、通道切换机构相连接，档位切换机构的输出端与通道切换机构的输入端相连接；调度控制终端与电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块相通信，电桥模式应变应力信号源中通道切换机构的输出端与电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信；调度控制终端与电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信；电桥模式应变应力信号源中档位切换机构包括第一伺服电机驱动机构和档位切换本体，所述电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块与第一伺服电机驱动机构相连接，第一伺服电机驱动机构与档位切换本体相连接，档位切换本体的输出端与通道切换机构的输入端相连接；电桥模式应变应力信号源中通道切换机构包括第二伺服电机驱动机构和通道切换本体，所述电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块与第二伺服电机驱动机构相连接，第二伺服电机驱动机构与通道切换本体相连接，所述电桥模式应变应力信号源中档位切换本体的输出端与通道切换本体的的输入端相连接，通道切换本体的输出端与所述电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信。实际应用中，针对所述电桥模式应变应力信号源中的电源，具体设计采用充电锂电池。
基于上述所设计电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统，本发明进一步设计了基于该标定系统的标定方法，所述调度控制终端向电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块发送控制指令，驱动控制模块首先经第一伺服电机驱动机构向档位切换本体发送控制指令，实现档位切换，然后，驱动控制模块经第二伺服电机驱动机构向通道切换本体发送控制指令，实现通道切换，最后电桥模式应变应力信号源通过切换后的档位和通道，向所述应变应力信号测试分析系统提供应变测量通道标定的标准信号源输入，实现被测对象各个测点的标记。
将上述所设计电桥模式应变应力测量系统的自动标定系统及标定方法，应用到实际应用过程当中，用户通过调度控制终端加载辅助软件，针对预设参数进行下传，启动自动标定功能，系统会根据预设的参数驱动应变应力信号测试分析系统和应变应力信号源自动执行档位切换和通道输出切换，应变应力信号测试分析系统将数据传输给调度控制终端，自动完成标定并打印报告，中间过程无需人工干预。
具体实施中，实施例DH43018程控标准应变源，即运用了应力应变电桥模式测量系统自动标定技术，使得实际应用中，具有如下有益技术优点：（1）采用一体化设计，集成电源、标准应变应力信号源和通道切换箱；（2）经中国计量院计量检定后可作为电阻应变仪生产过程中出厂检定的二级计量器具；（3）具备1/4桥、半桥、全桥三种桥路方式；（4）单台系统支持16通道自动切换；（5）所能实现的应变标定项目为应变示值误差、应变非线性误差；（6）自带可充电锂电池；（7）应变输出范围：±10με~±99990με；（8）准确度级别：0.05级；（9）配套辅助软件，实现自动标定和打印报告。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (4)
1.一种电桥模式应变应力测量系统自动标定系统的标定方法，包括相互通信的应变应力信号源和应变应力信号测试分析系统，通过应变应力信号源向应变应力信号测试分析系统提供应变测量通道标定的标准信号源输入，实现被测对象各个测点的标记，其特征在于：所述应变应力信号源为电桥模式应变应力信号源，所述应变应力信号测试分析系统为电桥模式应变应力信号测试分析系统；还包括调度控制终端，所述电桥模式应变应力信号源中包括电源、档位切换机构、通道切换机构和驱动控制模块；电桥模式应变应力信号源中，电源分别为档位切换机构、通道切换机构、驱动控制模块进行供电，驱动控制模块分别与档位切换机构、通道切换机构相连接，档位切换机构的输出端与通道切换机构的输入端相连接；调度控制终端与电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块相通信，电桥模式应变应力信号源中通道切换机构的输出端与电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信；调度控制终端与电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信；
电桥模式应变应力信号源中档位切换机构包括第一伺服电机驱动机构和档位切换本体；电桥模式应变应力信号源中通道切换机构包括第二伺服电机驱动机构和通道切换本体；
标定方法中，调度控制终端向电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块发送控制指令，驱动控制模块首先经第一伺服电机驱动机构向档位切换本体发送控制指令，实现档位切换，然后，驱动控制模块经第二伺服电机驱动机构向通道切换本体发送控制指令，实现通道切换，最后电桥模式应变应力信号源通过切换后的档位和通道，向所述应变应力信号测试分析系统提供应变测量通道标定的标准信号源输入，实现被测对象各个测点的标记。
2.根据权利要求1所述一种电桥模式应变应力测量系统自动标定系统的标定方法，其特征在于：所述电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块与第一伺服电机驱动机构相连接，第一伺服电机驱动机构与档位切换本体相连接，档位切换本体的输出端与通道切换机构的输入端相连接。
3.根据权利要求2所述一种电桥模式应变应力测量系统自动标定系统的标定方法，其特征在于：所述电桥模式应变应力信号源中的驱动控制模块与第二伺服电机驱动机构相连接，第二伺服电机驱动机构与通道切换本体相连接，所述电桥模式应变应力信号源中档位切换本体的输出端与通道切换本体的输入端相连接，通道切换本体的输出端与所述电桥模式应变应力信号测试分析系统相通信。
4.根据权利要求1所述一种电桥模式应变应力测量系统自动标定系统的标定方法，其特征在于：所述电桥模式应变应力信号源中的电源为充电锂电池。
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