CN111288940A - 一种自动振弦应变传感器标定装置 - Google Patents

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侯俊凯
王煜
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Abstract

本发明公开了一种自动振弦应变传感器标定装置，包括底板和伺服电机安装座，伺服电机安装座固定安置在底板的上表面，伺服电机安装座上设置有伺服电机。本发明的有益效果是：采用精密光栅和伺服电机组成全闭环机构，确保长度变化量精度；采用两个监测传感器实时监测被检传感器夹持部位的滑动情况，保证了装置运行精度；采用两条导杆机构，加强设备结构强度；设计专用防滑夹持具，解决了拉伸或压缩力易使传感器夹持部位产生相对滑动而影响传感器标定准确性的问题；传感器安装位与支撑导杆和光栅尺读数头处在同一平面，减少因机构形变造成的阿贝误差。

Description

一种自动振弦应变传感器标定装置
技术领域
本发明涉及一种标定装置，具体为一种自动振弦应变传感器标定装置，属于测试计量技术领域。
背景技术
目前，应变计广泛应用于隧道大桥、大坝等行业和领域，是结构健康监测的重要组成部分，而振弦应变传感器应用领域和用量极为广泛。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或千分表与引伸计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。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，百分表等的测量轴线无法与应变计测量轴线同轴，测试过程中产生阿贝误差。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种自动振弦应变传感器标定装置，可实现振弦式应变传感器的全自动、高精度、快速标定。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种自动振弦应变传感器标定装置，包括底板和伺服电机安装座，所述伺服电机安装座固定安置在底板的上表面，所述伺服电机安装座上设置有伺服电机；
所述伺服电机与滚珠丝杠通过联轴器联接，所述滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母支架配合构成圆柱副，所述滚珠丝杠螺母支架与直线轴承构成圆柱副，所述直线轴承与导向轴构成滚动副，所述滚珠丝杠一端通过角接触球轴承固定在固定座上，所述滚珠丝杠的另一端通过角接触球轴承支承在支持座上，且所述滚珠丝杠螺母支架通过调整其上两排对称开设的不同位置的螺纹孔与滚珠丝杠呈滑动连接，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，且所述监测传感器包括形变监测传感器、左位移监测传感器和右位移监测传感器。
作为本发明再进一步的方案：所述伺服电机安装座为L型，通过螺栓固定在底板上，一侧通过螺栓安装有伺服电机，上端加工有半圆槽，中间和左端加工有圆形通孔，所述形变监测传感器安装固定在左端的圆形通孔中监测固定座的形变，所述左位移监测传感器安装固定在右端的圆形通孔中。
作为本发明再进一步的方案：所述固定座为L型，通过螺栓固定在底板上，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两端对称的加工有圆形通孔，用来安装导向轴，两侧面加工有螺纹孔。
作为本发明再进一步的方案：所述支持座为L型，通过螺栓固定在底板上，上端加工有半圆槽，中间的圆形通孔用来安装角接触球轴承，两端的圆形通孔用来安装导向轴，两侧面和上面加工的螺纹孔用来定位导向轴。
作为本发明再进一步的方案：所述导向轴通过圆头螺母固定。
作为本发明再进一步的方案：所述角接触球轴承中的一个安装在固定座中的阶梯孔中，由轴承盖固定，另一个安装在支持座中间的圆形通孔中。
作为本发明再进一步的方案：所述滚珠丝杠安装在两个角接触球轴承中，安装在固定座的一端由紧固螺母固定，滚珠丝杠的螺母通过螺栓安装在滚珠丝杠螺母支架上。
作为本发明再进一步的方案：所述滚珠丝杠螺母支架为T型，中间加工有半圆槽，半圆槽的圆心高度与支撑导杆和精密光栅尺的读数头处在同一平面，可减少因机构变形而造成的阿贝误差，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。
作为本发明再进一步的方案：所述直线轴承安装在滚珠丝杠螺母支架两端对称的圆形通孔中，由固定螺栓固定。
作为本发明再进一步的方案：所述应变传感器装夹上盖加工有半圆槽，两端对称的加工有圆形通孔，通过压紧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。
作为本发明再进一步的方案：所述监测传感器装夹块固定在底板上，上端加工有圆形通孔，用来安装右位移监测传感器，两侧加工有沉头槽。
本发明的有益效果是：该自动振弦应变传感器标定装置设计合理：
1.采用精密光栅和伺服电机组成全闭环机构，确保长度变化量精度；
2.采用两个监测传感器实时监测被检传感器夹持部位的滑动情况，保证了装置运行精度；
3.采用两条导杆机构，加强设备结构强度；
4.通过设计监测传感器装夹柱作为防滑夹持具，解决了拉伸或压缩力易使传感器夹持部位产生相对滑动而影响传感器标定准确性的问题；
5.传感器安装位与支撑导杆和光栅尺读数头处在同一平面，减少因机构形变造成的阿贝误差。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2.1和2.2分别是本发明固定座前后两侧的装配结构示意图；
图3为本发明滚珠丝杠螺母支架装配结构示意图；
图4为本发明支持座装配结构示意图。
图5为本发明监测传感器装夹柱装结构示意图。
图中标号名称：1、底板，2、联轴器，3、伺服电机安装座，4、伺服电机，5、监测传感器，51、形变监测传感器，52、左位移监测传感器，53、右位移监测传感器，6、应变传感器装夹上盖，7、紧固螺母，8、监测传感器装夹柱，9、轴承盖，10、固定座，11、滚珠丝杠，12、压紧螺栓，13、滚珠丝杠螺母支架，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、直线轴承和21、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。
请参阅图1～4，一种自动振弦应变传感器标定装置，包括底板1和伺服电机安装座3，所述伺服电机安装座3固定安置在底板1的上表面，所述伺服电机安装座3上设置有伺服电机4；
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20构成圆柱副，所述直线轴承20与导向轴14构成滚动副，所述滚珠丝杠13一端通过角接触球轴承19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19支承在支持座15上，且所述滚珠丝杠螺母支架13通过调整其上两排对称开设的不同位置的螺纹孔与滚珠丝杠11呈滑动连接，滚珠丝杠螺母支架13能够进行左右移动，使标距可调，进而可适应于不同长度的应变传感器，所述精密光栅尺17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16上，且所述监测传感器5包括形变监测传感器51、左位移监测传感器52和右位移监测传感器53。
进一步的，在本发明实施例中，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，中间和左端加工有圆形通孔，所述形变监测传感器51安装固定在左端的圆形通孔中监测固定座10的形变，所述左位移监测传感器52安装固定在右端的圆形通孔中监测固定座10的位移。
进一步的，在本发明实施例中，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19两端对称的加工有圆形通孔，用来安装导向轴14，两侧面加工有螺纹孔，用来定位导向轴14。
进一步的，在本发明实施例中，所述支持座15为L型，通过螺栓固定在底板1上，上端加工有半圆槽，中间的圆形通孔用来安装角接触球轴承19，两端的圆形通孔用来安装导向轴14，两侧面和上面加工的螺纹孔用来定位导向轴14。
进一步的，在本发明实施例中，所述导向轴14通过圆头螺母18固定。
进一步的，在本发明实施例中，所述角接触球轴承19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15中间的圆形通孔中，可在圆形通孔中滑动。
进一步的，在本发明实施例中，所述滚珠丝杠11安装在两个角接触球轴承19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。
进一步的，在本发明实施例中，所述滚珠丝杠螺母支架13为T型，中间加工有半圆槽，半圆槽的圆心高度与支撑导杆和精密光栅尺的读数头处在同一平面，可减少因机构变形而造成的阿贝误差，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。
进一步的，在本发明实施例中，所述直线轴承20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21固定。
进一步的，在本发明实施例中，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，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。
进一步的，在本发明实施例中，所述监测传感器装夹块16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。
工作原理：在使用该自动振弦应变传感器标定装置时，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。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种自动振弦应变传感器标定装置，包括底板(1)和伺服电机安装座(3)，其特征在于：所述伺服电机安装座(3)固定安置在底板(1)的上表面，所述伺服电机安装座(3)上设置有伺服电机(4)；
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(20)构成圆柱副，所述直线轴承(20)与导向轴(14)构成滚动副，所述滚珠丝杠(13)一端通过角接触球轴承(19)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(19)支承在支持座(15)上，且所述滚珠丝杠螺母支架(13)通过调整其上两排对称开设的不同位置的螺纹孔与滚珠丝杠(11)呈滑动连接，所述精密光栅尺(17)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(16)上，且所述监测传感器(5)包括形变监测传感器(51)、左位移监测传感器(52)和右位移监测传感器(53)。
2.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：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，中间和左端加工有圆形通孔，所述形变监测传感器(51)安装固定在左端的圆形通孔中监测固定座(10)的形变，所述左位移监测传感器(52)安装固定在右端的圆形通孔中。
3.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：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(19)两端对称的加工有圆形通孔，用来安装导向轴(14)，两侧面加工有螺纹孔。
4.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：所述支持座(15)为L型，通过螺栓固定在底板(1)上，上端加工有半圆槽，中间的圆形通孔用来安装角接触球轴承(19)，两端的圆形通孔用来安装导向轴(14)，两侧面和上面加工的螺纹孔用来定位导向轴(14)；所述导向轴(14)通过圆头螺母(18)固定。
5.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：所述角接触球轴承(19)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(15)中间的圆形通孔中。
6.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：所述滚珠丝杠(11)安装在两个角接触球轴承(19)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。
7.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：所述滚珠丝杠螺母支架(13)为T型，中间加工有半圆槽，半圆槽的圆心高度与支撑导杆和精密光栅尺的读数头处在同一平面，可减少因机构变形而造成的阿贝误差，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。
8.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：所述直线轴承(20)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(21)固定。
9.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：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。
10.根据权利要求1所述的一种自动振弦应变传感器标定装置，其特征在于：所述监测传感器装夹块(16)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。
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