CN111288939A - 一种全自动振弦应变传感器校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全自动振弦应变传感器校准装置，包括底板、联轴器、伺服电机安装座、伺服电机、监测传感器、应变传感器装夹上盖、紧固螺母、监测传感器装夹柱、轴承盖、固定座、滚珠丝杠、压紧螺栓、滚珠丝杠螺母支架、应变传感器装夹底座、导向轴、支持座、监测传感器装夹块、精密光栅尺、圆头螺母、角接触球轴承、直线轴承、固定螺栓，滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母支架配合构成圆柱副，滚珠丝杠螺母支架与直线轴承构成圆柱副，直线轴承与导向轴构成滚动副，滚珠丝杠一端通过角接触球轴承固定在固定座上，滚珠丝杠的另一端通过角接触球轴承支承在支持座上。本发明可实现振弦式应变传感器的全自动、高精度、快速校准。

Description

一种全自动振弦应变传感器校准装置

技术领域

本发明涉及测试计量领域，特别是涉及一种全自动振弦应变传感器校准装置。

背景技术

振弦式应变传感器主要应用在土木工程及结构领域中，例如混凝土结构、钢结构、桥梁等预先把振弦式应变计粘合在被测实物中，经过一段时间后，测量出应变计的频率，即可计算被测实物的变形量，在建筑行业应用特别广泛。由于每一只振弦式应变计的特性都有所不同，所以需要设计一种振弦式应变计标定仪，通过测量找出它们的变形量与自身振动频率的关系，那么在实际应用中就可以是通过测量振动频率去求出它们的变形量。由于振弦式应变计变形量很小，一不小心超出它的极限变形，应变计就会损坏，另外要使它发生弹性变形，这个外力也不小所以要求标定仪的施力机构要省力，并且每次施力的变形量都要小。

当前已有涉及到振弦应变传感器校准的专利，例如：“振弦式应变计标定仪”专利(申请号：201620713233.0，公开号：205843589U)公开了一种机械式校准装置，利用差动螺纹结构原理及百分表进行测量。

“一种振弦式应变传感器校准装置”专利(申请号：200910213983.6，公开号：101738157A)公开了一种机械式校准装置，利用差动螺旋传动原理和千分表与引伸计进行测量。

上述专利中利用差动螺纹结构原理实现施力，同时将振弦应变传感器固定后通过百分表测量振弦式应变传感器的变形量，虽然产生的变形量小，省力，但是利用手轮驱动，测量效率低，步进精度低。不足之处是百分表测量精度低，而且当测量应变计端座直径与应变计安装机构的安装直径不同，则不能有效固定，特别是当应变计两端轴线上伸出有引线时，百分表的测量轴线无法与应变计测量轴线同轴，会产生阿贝误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种全自动振弦应变传感器校准装置，以解决上述现有技术存在的问题，使该校准装置能够同时采用两个位移传感器测量，测量时只需保证两个位移传感器的测量轴线关于应变计的测量轴线等距对称即可，能够最大限度地减少阿贝误差的影响，从而提高测量精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种全自动振弦应变传感器校准装置，包括底板、联轴器、伺服电机安装座、伺服电机、监测传感器、应变传感器装夹上盖、紧固螺母、监测传感器装夹柱、轴承盖、固定座、滚珠丝杠、压紧螺栓、滚珠丝杠螺母支架、应变传感器装夹底座、导向轴、支持座、监测传感器装夹块、精密光栅尺、圆头螺母、角接触球轴承、直线轴承、固定螺栓，所述伺服电机与滚珠丝杠之间通过联轴器联接，所述滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母支架之间形成圆柱副，所述滚珠丝杠螺母支架与直线轴承之间形成圆柱副，所述直线轴承与导向轴之间形成滚动副，所述滚珠丝杠一端通过角接触球轴承轴接在固定座上，所述滚珠丝杠的另一端通过角接触球轴承支承轴接在支持座上，所述精密光栅尺固定在底板上，所述监测传感器固定在监测传感器装夹块上，所述监测传感器装夹块固定在底板上，所述监测传感器装夹块的顶端开设有圆形通孔，所述监测传感器装夹块的两侧开设有沉头槽，所述应变传感器装夹上盖上开设有半圆槽，所述应变传感器装夹上盖上两端对称的加工有圆形通孔，所述应变传感器装夹上盖通过螺栓分别固定在固定座、伺服电机安装座和滚珠丝杠螺母支架上；

一种全自动振弦应变传感器校准装置的校准方法，根据应变传感器的尺寸，通过滚珠丝杠螺母支架左右移动调整间距后固定应变传感器，或通过调整滚珠丝杠螺母支架上的螺纹孔，根据相应位置将应变传感器固定在滚珠丝杠螺母支架的螺纹孔上，或将左位移监测传感器拆卸，并将应变传感器的一端固定在伺服电机安装座顶端的圆槽内。

优选的，所述伺服电机安装座通过螺栓固定在底板上，所述伺服电机通过螺栓固定在伺服电机安装座上，所述伺服电机安装座的顶端开设有半圆槽，所述伺服电机安装座的中部和底端分别开设有螺纹孔。

优选的，所述固定座通过螺栓固定在底板上，所述固定座的顶端开设有半圆槽，固定座顶面的两端对称开设有圆形通孔，所述固定座的侧面上开设有螺纹孔。

优选的，所述支持座通过螺栓固接在底板上，所述支持座的中心位置开设有圆形通孔，所述支持座侧面的两端分别开设有圆形通孔，所述支持座的侧面上开设有螺纹孔。

优选的，所述导向轴插接在固定座与支持座两端的圆形通孔之间。

优选的，任意一个所述角接触球轴承通过轴承盖固定在固定座上的阶梯孔内，另一个所述角接触球轴承滑动连接在支持座中部的圆形通孔内。

优选的，所述滚珠丝杠轴接在两个所述角接触球轴承之间，所述滚珠丝杠轴接在固定座的一端通过紧固螺母固定，所述滚珠丝杠的螺母通过螺栓固接在滚珠丝杠螺母支架上。

优选的，所述滚珠丝杠螺母支架的顶端对称开设有两组螺纹孔组，所述滚珠丝杠螺母支架的两端开设有圆形通孔，所述滚珠丝杠螺母支架上圆形通孔的端部开设有螺纹。

优选的，所述直线轴承通过固定螺栓固定在滚珠丝杠螺母支架上的圆形通孔内。

优选的，所述应变传感器装夹底座与滚珠丝杠螺母支架之间通过螺栓连接。

本发明公开了以下技术效果：

1.本发明公开的全自动振弦应变传感器校准装置，通过滚珠丝杠螺母支架的左右移动，或者是调整滚珠丝杠螺母支架的上两排对称的不同位置的螺纹孔，再或者当应变传感器长度大到一定程度时，可采用将固定座上的左位移传感器卸下，将应变传感器一端放在伺服电机安装座上方的圆槽，实现了标距可调，可适应不同长度的应变传感器；

2.本发明采用两个监测传感器实时监测被检传感器夹持部位的形变情况，带有监测传感器装夹柱的左位移监测传感器与右位移监测传感器在同一轴线上，符合阿贝原则，因此测量精度高，形变监测传感器可以监测固定座的微小形变，进而保证了装置的测量精度；

3.本发明采用两条导向轴，提高丝杠的传动平稳性；

4.本发明设计监测传感器装夹柱，通过固定上方的压紧螺栓，固定监测传感器装夹柱，由于一端有缺口，因此通过压紧又可以固定传感器装夹柱和传感器之间的滑动，解决了拉伸或压缩易使传感器夹持部位产生相对滑动而影响传感器校准准确性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明全自动振弦应变传感器校准装置的结构示意图；

图2是本发明固定座的结构示意图；

图3是本发明滚珠丝杠螺母支架的结构示意图；

图4是本发明支持座的结构示意图；

图5为本发明监测传感器装夹柱装配图；

图中标号名称：1为底板；2为联轴器；3为伺服电机安装座；4为伺服电机；5为监测传感器；51为左位移监测传感器；52为形变监测传感器；53为右位移监测传感器；6为应变传感器装夹上盖；7为紧固螺母、8为监测传感器装夹柱；9为轴承盖；10为固定座；11为滚珠丝杠；12为压紧螺栓；13为滚珠丝杠螺母支架；14为应变传感器装夹底座；15为导向轴；16为支持座；17为监测传感器装夹块；18为精密光栅尺；19、圆头螺母；20为角接触球轴承；21为直线轴承；22为固定螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-5，本发明提供一种全自动振弦应变传感器校准装置，包括底板1、联轴器2、伺服电机安装座3、伺服电机4、监测传感器5、应变传感器装夹上盖6、紧固螺母7、监测传感器装夹柱8、轴承盖9、固定座10、滚珠丝杠11、压紧螺栓12、滚珠丝杠螺母支架13、应变传感器装夹底座14、导向轴15、支持座16、监测传感器装夹块17、精密光栅尺18、圆头螺母19、角接触球轴承20、直线轴承21、固定螺栓22，所述伺服电机4与滚珠丝杠11通过联轴器2联接，所述滚珠丝杠11与滚珠丝杠螺母支架13配合构成圆柱副，所述滚珠丝杠螺母支架13与直线轴承21构成圆柱副，所述直线轴承21与导向轴15构成滚动副，所述滚珠丝杠13一端通过角接触球轴承20固定在固定座10上，所述滚珠丝杠13的另一端通过角接触球轴承20支承在支持座16上，所述精密光栅尺18固定在底板1上，所述监测传感器5固定在监测传感器装夹块17上，所述应变传感器装夹上盖6加工有半圆槽，两端对称的加工有圆形通孔，通过压紧螺栓12分别固定在固定座10、伺服电机安装座3和滚珠丝杠螺母支架13上，所述监测传感器装夹块17固定在底板1上，上端加工有圆形通孔，用来安装右位移监测传感器53，两侧加工有沉头槽，可根据应变传感器的形状变换位置固定。

所述伺服电机安装座3为L型，通过螺栓固定在底板1上，一侧通过螺栓安装有伺服电机4，上端加工有半圆槽，用来装夹应变传感器，中间和左端加工有圆形通孔。形变监测传感器52安装固定在左端的圆形通孔中监测固定座10的形变。

所述固定座10为L型，通过螺栓固定在底板1上，上端加工有半圆槽，用来装夹应变传感器，中间加工有阶梯孔，用来安装固定角接触球轴承20两端对称的加工有圆形通孔，用来安装导向轴15，两侧面加工有螺纹孔，用来定位导向轴15。

所述支持座16为L型，通过螺栓固定在底板1上，中间的圆形通孔用来安装角接触球轴承20，两端的圆形通孔用来安装导向轴15，两侧面和上面加工的螺纹孔用来定位导向轴15。

所述导向轴15安装在固定座10和支持座16两端的圆形通孔中，由固定座10和支持座16中的螺栓定位，通过圆头螺母固定。

所述角接触球轴承20中的一个安装在固定座10中的阶梯孔中，由轴承盖9固定，另一个安装在支持座16中间的圆形通孔中，可在圆形通孔中滑动。

所述滚珠丝杠11安装在两个角接触球轴承20中，安装在固定座10的一端由紧固螺母7固定，滚珠丝杠11的螺母通过螺栓安装在滚珠丝杠螺母支架13上。

所述滚珠丝杠螺母支架13的上面加工有两排对称的螺纹孔，两端对称的加工有圆形通孔，圆形通孔的端部加工有螺纹。

所述直线轴承21安装在滚珠丝杠螺母支架13两端对称的圆形通孔中，由固定螺栓22固定。

所述应变传感器装夹底座14与滚珠丝杠螺母支架13通过螺栓联接，且可根据应变传感器的长度在滚珠丝杠螺母支架13上变换位置固定，如果应变传感器太长，可以安装在伺服电机安装座3与滚珠丝杆螺母支架13上的应变传感器装夹底座14上(底座固定在螺母支架的最右侧)。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于，包括底板(1)、联轴器(2)、伺服电机安装座(3)、伺服电机(4)、监测传感器(5)、应变传感器装夹上盖(6)、紧固螺母(7)、监测传感器装夹柱(8)、轴承盖(9)、固定座(10)、滚珠丝杠(11)、压紧螺栓(12)、滚珠丝杠螺母支架(13)、应变传感器装夹底座(14)、导向轴(15)、支持座(16)、监测传感器装夹块(17)、精密光栅尺(18)、圆头螺母(19)、角接触球轴承(20)、直线轴承(21)、固定螺栓(22)，所述伺服电机(4)与滚珠丝杠(11)之间通过联轴器(2)连接，所述滚珠丝杠(11)与滚珠丝杠螺母支架(13)之间形成圆柱副，所述滚珠丝杠螺母支架(13)与直线轴承(21)之间形成圆柱副，所述直线轴承(21)与导向轴(15)之间形成滚动副，所述滚珠丝杠(11)一端通过角接触球轴承(20)轴接在固定座(10)上，所述滚珠丝杠(11)的另一端通过角接触球轴承(20)轴接在支持座(16)上，所述精密光栅尺(18)固定在底板(1)上，所述监测传感器(5)固定在监测传感器装夹块(17)上，所述监测传感器装夹块(17)固定在底板(1)上，所述监测传感器装夹块(17)的顶端开设有圆形通孔，所述监测传感器装夹块(17)的两侧开设有沉头槽，所述应变传感器装夹上盖(6)上开设有半圆槽，所述应变传感器装夹上盖(6)上两端对称的加工有圆形通孔，所述应变传感器装夹上盖(6)通过螺栓分别固定在固定座(10)、伺服电机安装座(3)和滚珠丝杠螺母支架(13)上；

一种全自动振弦应变传感器校准装置的校准方法，根据应变传感器的尺寸，通过滚珠丝杠螺母支架(13)左右移动调整间距后固定应变传感器，或通过调整滚珠丝杠螺母支架(13)上的螺纹孔，根据相应位置将应变传感器固定在滚珠丝杠螺母支架(13)的螺纹孔上，或将左位移监测传感器(51)拆卸，并将应变传感器的一端固定在伺服电机安装座(3)顶端的圆槽内。

2.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：所述伺服电机安装座(3)通过螺栓固定在底板(1)上，所述伺服电机(4)通过螺栓固定在伺服电机安装座(3)上，所述伺服电机安装座(3)的顶端开设有半圆槽，所述伺服电机安装座(3)的中部和底端分别开设有螺纹孔。

3.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：所述固定座(10)通过螺栓固定在底板(1)上，所述固定座(10)的顶端开设有半圆槽，固定座(10)顶面的两端对称开设有圆形通孔，所述固定座(10)的侧面上开设有螺纹孔。

4.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：所述支持座(16)通过螺栓固接在底板(1)上，所述支持座(16)的中心位置开设有圆形通孔，所述支持座(16)侧面的两端分别开设有圆形通孔，所述支持座(16)的侧面上开设有螺纹孔。

5.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：所述导向轴(15)插接在固定座(10)与支持座(16)两端的圆形通孔之间。

6.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：任意一个所述角接触球轴承(20)通过轴承盖(9)固定在固定座(10)上的阶梯孔内，另一个所述角接触球轴承(20)滑动连接在支持座(16)中部的圆形通孔内。

7.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：所述滚珠丝杠(11)轴接在两个所述角接触球轴承(20)之间，所述滚珠丝杠(11)轴接在固定座(10)的一端通过紧固螺母(7)固定，所述滚珠丝杠(11)的螺母通过螺栓固接在滚珠丝杠螺母支架(13)上。

8.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：所述滚珠丝杠螺母支架(13)的顶端对称开设有两组螺纹孔组，所述滚珠丝杠螺母支架(13)的两端开设有圆形通孔，所述滚珠丝杠螺母支架(13)上圆形通孔的端部开设有螺纹。

9.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：所述直线轴承(21)通过固定螺栓(22)固定在滚珠丝杠螺母支架(13)上的圆形通孔内。

10.根据权利要求1中一种全自动振弦应变传感器校准装置，其特征在于：所述应变传感器装夹底座(14)与滚珠丝杠螺母支架(13)之间通过螺栓连接。

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