CN112284655A - 簧片受力形变特性参数测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及簧片形变特性测试领域，尤其涉及簧片受力形变特性参数测试系统和方法，测试方法为环形簧片分别套设于相邻轨道车的左套柱和右套柱上，靠近左量筒一侧的右套柱通过钩环栓线吊挂左量筒；基于虹吸效应右量筒通过U形管向左量筒中注水，轨道车组所载批量簧片随之受力拉伸，通过检测第二感光管阵列中的输出电压分布特征计算拉伸力；簧片拉伸后形变，相邻轨道车间距发生变化，通过检测光电导轨上的第一感光管阵列输出电压分布特征计算簧片长半轴长度。基于以上检测得到批量簧片的每个单元的拉伸力受力值与其长半轴长度之间的关系，从而得到簧片受力形变特性参数。本发明实现了簧片受力形变特性参数在保证较高精度条件下的大批量快速测量。

Description

簧片受力形变特性参数测试系统及方法

技术领域

本发明涉及簧片形变特性测试领域，尤其涉及一种簧片受力形变特性参数批量测试的系统及方法。

背景技术

现有的簧片受力形变特性测量方法在实行大批量测量时显现效率低下问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种簧片受力形变特性参数测试系统及方法，实现簧片受力形变特性参数的批量测量，精度较高。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：簧片受力形变特性参数测试系统，包括包括立柱、测试轨道、轨道车、升降设备、拉力测量装置和总控箱；立柱竖向设置，测试轨道设于立柱上，轨道车设于测试轨道上，升降设备位于立柱一侧，拉力测量装置设于升降设备上方且位于测试轨道一端；

测试轨道，包括两个轨道，其中一个轨道为光电轨道，光电轨道包括光电内导轨和光电外导轨，光电外导轨上设有第一发光管阵列，光电内导轨上设有第一感光管阵列，第一发光管阵列中的第一发光管各单元和第一感光管阵列中的第一感光管各单元一一对应，第一感光管用于接收第一发光管发射的激光；

轨道车，包括车体、设于车体底部且在两个轨道中运动的车轮和设于车体上表面左右两侧的左套柱和右套柱，左套柱的轴线与左轮组的轴线垂直相交，右套柱的轴线与右轮组的轴线垂直相交；轨道车数量为多个，被测簧片套设于相邻两个轨道车的左套柱和右套柱上；最左端的轨道车固定连接于立柱左端；

升降设备，包括底座、顶板、左升降柱、右升降柱、中升降柱、量筒接收转台；顶板底部四角通过支杆固定于底座上端面四角；左升降柱、中升降柱和右升降柱依次设于底座上，中升降柱可旋转，量筒接收转台水平设于中升降柱顶端，量筒接收转台上设有左侧通孔和右侧通孔，左升降柱和右升降柱可分别穿设于左侧通孔和右侧通孔中；

拉力测量装置，包括左量筒、右量筒、滑轮杆、滑轮、钩环栓线、U形管、伸缩杆、伸缩杆驱动器、补水管、电磁阀、抽吸器；左量筒位于左升降柱上并可被抬升至上方的挂钩处进行上钩和脱钩操作，右量筒位于右升降柱上；滑轮通过滑轮杆设于顶板下方，钩环栓线的一端为套设于最右端轨道车右侧套柱上的环状结构，钩环栓线中部位于滑轮上，钩环栓线另一端设有用于悬挂左量筒的挂钩，U形管底部连接于伸缩杆底端，伸缩杆顶端固定于顶板底部，伸缩杆驱动器连接于伸缩杆；U形管的一端伸入左量筒，U形管另一端伸入右量筒，抽吸器连通于U形管进行瞬时抽气；补水管朝向右量筒，电磁阀设于补水管上控制补水；左、右量筒的内侧壁一侧设有第二发光管阵列，内侧壁另一侧设有第二感光管阵列，第二发光管阵列包括由上至下分布的第二发光管，第二感光管阵列包括与第二发光管一一对应的用于接收第二发光管发射的激光的第二感光管；右量筒和左量筒的结构相同；

总控箱电连接于第一发光管阵列、第一感光管阵列、第二发光管阵列、第二感光管阵列、左升降柱、右升降柱、中升降柱、伸缩杆驱动器、抽吸器和电磁阀。

按以上方案，立柱包括第一立柱和第二立柱，第一立柱设于测试轨道一端，第二立柱设于测试轨道另一端。

按以上方案，总控箱包括微处理器、显示器、扬声器和键盘；微处理器电连接于第一发光管阵列、第一感光管阵列、第二发光管阵列、第二感光管阵列、左升降柱、右升降柱、中升降柱、伸缩杆驱动器、抽吸器和电磁阀；显示器、扬声器和键盘电连接于微控制器进行人机交互。

按以上方案，第一感光管阵列和第二感光管阵列与微处理器之间均设有用于信号调理的放大滤波器和比较器。

簧片受力形变特性参数测试方法，采用上述簧片受力形变特性参数测试系统，测试方法为：环形簧片分别套设于相邻轨道车的左套柱和右套柱上，靠近左量筒一侧的右套柱通过钩环栓线吊挂左量筒；向左量筒中注水，簧片受力拉伸，通过检测第二感光管阵列中的输出电压计算拉伸力，簧片拉伸后形变，轨道车之间间距变化，通过检测光电导轨上的第一感光管阵列输出电压计算簧片长半轴长度，得到批量簧片的每个单元的拉伸力受力值与簧片长半轴长度之间的关系，得到簧片受力形变特性参数。

按以上方案，测试方法具体步骤为：

步骤1：复位升降器和伸缩杆，开始检测；

步骤2：发出指令，让左升降柱上升至h_L高度使左量筒上钩，然后左升降柱复位至量筒接收转台之下，右升降柱上升至高度h_R，满足h_L+ΔH＝h_R，中升降柱上升至更低的h_M；其中，ΔH为左、右量筒高度落差，ΔH>0；

步骤3：读取右量筒水量数据并判断水量是否充足，若水量不足，则总控箱控制电磁阀使补水管向右量筒补水，同时不间断地读取水量数据，直至数据表明右量筒目前水量满足簧片长半轴测量上限要求，则电磁阀控制补水管停止注水；

步骤4：读取光电内导轨感光信息，判断轨道车是否在导轨中，若不在，重复该步骤，若在，执行下一步骤；

步骤5：向伸缩杆控制器发出指令，伸长伸缩杆使U形管下降至量筒上方合适位置，以便虹吸；

步骤6：向抽吸器发出抽气指令，抽吸器短暂抽气启动虹吸，随即右量筒通过U形管向左量筒注水，随之被测簧片变成椭圆并逐渐被拉长；

步骤7：以采样频率f_s读取光电内导轨中第一感光管阵列感光信息和左量筒中第二感光管阵列感光信息；

步骤8：基于光电内导轨中第一感光管阵列感光信息计算簧片长半轴数据记入矩阵A，基于左量筒中第二感光管阵列感光信息计算拉伸力向量数据记入向量F，将二者均存储于收据库中；

A中序号为s的行的各元素记录基于采样时刻sT的采样数据计算得到的各簧片的长半轴长度数据，其中T为采样周期，计算方法如下：

不失一般性，将k号车的左轮组遮挡的光束序号均值表示为m，k-1号车的右轮组遮挡的光束序号均值等于n’，根据光电导轨各个光电检测通道输出电平分布检测m和n’，然后采用如下公式计算k号簧片半长轴长度a：

其中，D表示套柱的直径，Δd为相邻第一感光管之间的间距，因而(m-n’)Δd表示k-1号车的右套柱和k号车的左套柱的轴线的间距；

F中序号为s的元素记录基于采样时刻sT的采样数据计算得到的拉伸力数据，即盛水左量筒重量G，计算方法如下：

将左量筒第二感光管阵列水面之下首个感光管的序号表示为q，根据左量筒各个光电检测通道输出电平分布检测q，然后采用如下公式计算盛水左量筒重量G：

G＝cAqΔh+G_b

其中，c为水的比重，A为量筒截面积，Δh为相邻第二感光管间距，G_b为量筒的重量；步骤9：将右量筒第二感光管阵列水面之下首个感光管的序号表示为q，根据右量筒各个光电检测通道输出电平分布检测q，以获取当前右量筒水位qΔh。若检测结果为q＝0，表明当前右量筒的水已排空，进入下一步，否则继续检测q；

步骤10：停止读取第一、二感光管阵列感光信息；

步骤11：发出指令，让右升降柱也复位至量筒接收转台之下；

步骤12：发出指令，让中升降柱旋转180度，带动量筒接收转台同步旋转，使得左、右量筒位置交换，交换后恢复左量筒无水、右量筒有水状态，本步骤旨在对水循环使用以利节水；步骤14：发出指令让扬声器发声，语音提示操作员：本批次测试结束。

本发明具有如下有益效果：

环形簧片分别套设于相邻轨道车的左套柱和右套柱上，靠近左量筒一侧的右套柱通过钩环栓线吊挂左量筒；基于虹吸效应右量筒通过U形管向左量筒中注水，簧片随之受力拉伸，通过检测左量筒第二感光管阵列光电检测通道的输出电压分布检测拉伸力；拉伸力导致簧片拉伸进而轨道车之间间距变长，因此通过检测光电导轨第二感光管阵列光电检测通道的输出电压分布检测簧片长半轴长度。通过上述两个参数检测，得到大样本批量簧片中每个样本的拉伸力受力值与其长半轴长度之间的关系，即簧片受力形变特性参数。该测试方法的主要优势在于：

一、实现了每批次数秒即出检测结果，非常有利于快速流水线作业；

二、水作为测试耗材，利于降低测试成本；

三、利用虹吸效应，利于节能；

四、量筒接收转台可旋转180度，进行量筒位置交换，水可循环使用，利于节水。

附图说明

图1为本发明实施例中测试系统信号示意框图；

图2为本发明实施例中测试系统整体结构示意图；

图3为本实施例中轨道车、测试轨道和立柱的安装位置结构示意图；

图3(a)为轨道车、测试轨道和立柱的安装结构俯视图；

图3(b)为轨道车、测试轨道和立柱的安装结构侧视图；

图4为量筒结构示意图；

图4(a)为量筒结构侧视图；

图4(b)为量筒结构俯视图；

图5为量筒接收转台、升降柱和量筒配合结构俯视图；

图6为簧片受力形变特性参数测试方法流程图；

图7为簧片受力形变特性参数测试系统流水作业流程图；

图8为椭圆形簧片长半轴长度计算方法示意图；

图9为U形管结构原理图。

附图标记：

1、立柱；101、第一立柱；102、第二立柱；103、拴线环柱；

2、光电轨道；201、光电内导轨；202、光电外导轨；203、第一发光管阵列；204、第一感光管阵列；

3、普通轨道；

4、轨道车；401、左套柱；402、右套柱；

5、被测簧片；

6、双环拴线；

7、底座；8、顶板；9、左升降柱；10、右升降柱；11、中升降柱；

12、量筒接收转台；1201、左侧通孔；1202、右侧通孔；

13、左量筒；14、右量筒；15、滑轮杆；16、滑轮；17、钩环栓线；18、U形管；19、伸缩杆；20、伸缩杆驱动器；21、补水管；22、电磁阀；23、抽吸器；24、第二发光管阵列；25、第二感光管阵列；

26、总控箱；

27、平头螺钉。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

请参考图1至图9，本发明包括一种簧片受力形变特性参数测试系统，包括立柱1、测试轨道、轨道车4、升降设备、拉力测量装置和总控箱26；立柱1竖向设置，测试轨道平行设于立柱1上，轨道车4设于测试轨道上，升降设备位于立柱1一侧，拉力测量装置设于升降设备上方且位于测试轨道一端。

立柱1包括第一立柱101和第二立柱102，第一立柱101设于测试轨道左端，第二立柱102设于测试轨右端，第一立柱101上设有用于通过双环状的双环拴线6将左端轨道车4固定于第一立柱101的拴线环柱103。

测试轨道，包括两个轨道，轨道通过压紧导轨的平头螺钉27固定于立柱1；其中一个轨道为光电轨道2，光电轨道2包括光电内导轨201和光电外导轨202，光电外导轨202上设有第一发光管阵列203，第一发光管阵列203沿光电外导轨202延伸方向分布，光电内导轨201上设有第一感光管阵列204，第一感光管阵列204沿光电内导轨201延伸方向分布，第一发光管阵列203中的第一发光管各单元和第一感光管阵列204中的第一感光管各单元一一对应，第一感光管用于接收第一发光管发射的激光。

轨道车4包括车体、设于车体底部且在两个轨道中运动的车轮和设于车体上表面左右两侧的左套柱401和右套柱402，左套柱401的轴线与左轮组的轴线垂直相交，右套柱402的轴线与右轮组的轴线垂直相交；轨道车4数量为多个，被测簧片5套设于相邻两个轨道车4的左套柱401和右套柱402上；最左端的轨道车4的左套柱401通过双环拴线6固定连接于立柱1左端的拴线环柱103。

升降设备包括底座7、顶板8、左升降柱9、右升降柱10、中升降柱11、量筒接收转台12；顶板8底部四角通过支杆固定于底座7上端面四角；左升降柱9、中升降柱11和右升降柱10依次设于底座7上，中升降柱11可旋转，量筒接收转台12水平设于中升降柱11顶端，量筒接收转台12上设有左侧通孔1201和右侧通孔1202，左升降柱9和右升降柱10分别穿设于左侧通孔1201和右侧通孔1202中。

拉力测量装置包括左量筒13、右量筒14、滑轮杆15、滑轮16、钩环栓线17、U形管18、伸缩杆19、伸缩杆驱动器20、补水管21、电磁阀22、抽吸器23；左量筒13位于左升降柱9上并可被抬升至上方的挂钩处进行上钩和脱钩操作，右量筒14位于右升降柱10上；滑轮16通过滑轮杆15设于顶板8下方，钩环栓线17的一端为套设于最右端轨道车4右套柱402上的环状结构，钩环栓线17中部位于滑轮16上，钩环栓线17另一端设有用于悬挂左量筒13的挂钩，U形管18底部连接于伸缩杆19底端，伸缩杆19顶端固定于顶板8底部，伸缩杆驱动器20连接于伸缩杆19；U形管18的一端伸入左量筒13，U形管18另一端伸入右量筒14，抽吸器23连通于U形管18进行瞬时抽气；U形管18伸入左量筒13的一端为抽吸闭门，抽吸器23和U形管18组成虹吸U形管18，虹吸原理为：抽吸器23抽气，抽吸闭门关闭，U形管18右端进水，冲开闭门从左端流出。补水管21朝向右量筒14，电磁阀22设于补水管21上控制补水；左量筒13、右量筒14的内侧壁一侧设有第二发光管阵列24，内侧壁另一侧设有第二感光管阵列25，第二发光管阵列24包括由上至下分布的第二发光管，第二感光管阵列25包括与第二发光管一一对应的用于接收第二发光管发射的激光的第二感光管；左量筒13的上部空腔即上腔用于盛水，左量筒13的下腔用于放置电子模块或电路；右量筒14和左量筒13的结构相同。

总控箱26电连接于第一发光管阵列203、第一感光管阵列204、第二发光管阵列24、第二感光管阵列25、左升降柱9、右升降柱10、中升降柱11、伸缩杆驱动器20、抽吸器23和电磁阀22。总控箱26包括微处理器、显示器、扬声器和键盘；微处理器电连接于第一发光管阵列203、第一感光管阵列204、第二发光管阵列24、第二感光管阵列25、左升降柱9、右升降柱10、中升降柱11、伸缩杆驱动器20、抽吸器23和电磁阀22；显示器、扬声器和键盘电连接于微控制器进行人机交互。

本实施中，第一发光管阵列203、第二发光管阵列24、第一感光管阵列204和第二感光管阵列25构成信号采集模块，第一感光管阵列204和第二感光管阵列25与微处理器之间均设有用于信号调理的放大滤波器和比较器，放大滤波器和比较器构成信号调理模块，总控箱26为控制处理模块；微处理器与左升降柱9、右升降柱10、中升降柱11、抽吸器23和电磁阀22之间均设有用于驱动左升降柱9、右升降柱10、中升降柱11、抽吸器23和电磁阀22动作的驱动电路。

本发明实施例还提供一种簧片受力形变特性参数测试方法，采用上述簧片受力形变特性参数测试方法的系统，测试方法具体步骤为：

步骤1：复位升降器和伸缩杆，开始检测；

步骤2：发出指令，让左升降柱上升至h_L高度使左量筒上钩，然后左升降柱复位至量筒接收转台之下，右升降柱上升至高度h_R，满足h_L+ΔH＝h_R，中升降柱上升至更低的h_M；其中，ΔH为左、右量筒高度落差，ΔH>0；

步骤3：读取右量筒水量数据并判断水量是否充足，若水量不足，则总控箱控制电磁阀使补水管向右量筒补水，同时不间断地读取水量数据，直至数据表明右量筒目前水量满足簧片长半轴测量上限要求，则电磁阀控制补水管停止注水；

步骤4：读取光电内导轨感光信息，判断轨道车是否在导轨中，若不在，重复该步骤，若在，执行下一步骤；

步骤5：向伸缩杆控制器发出指令，伸长伸缩杆使U形管下降至量筒上方合适位置，以便虹吸；

步骤6：向抽吸器发出抽气指令，抽吸器短暂抽气启动虹吸，随即右量筒通过U形管向左量筒注水，随之被测簧片变成椭圆并逐渐被拉长；

步骤7：以采样频率f_s读取光电内导轨中第一感光管阵列感光信息和左量筒中第二感光管阵列感光信息；

步骤8：基于光电内导轨中第一感光管阵列感光信息计算簧片长半轴数据记入矩阵A，存储于收据库中：

其中元素a_s,k,s＝0…S-1,k＝0…K-1代表基于采样时刻sT读取的光电内导轨中第一感光管阵列感光信息计算得到的序号为k的簧片的长半轴数据，其中S和K分别代表采样总次数和簧片数量，T为采样周期；

基于左量筒中第二感光管阵列感光信息计算拉伸力向量数据记入向量F，存储于收据库中：

其中元素f_s,,s＝0…S-1代表基于采样时刻sT读取的左量筒的第二感光管阵列感光信息计算得到的簧片的拉伸力。

因此，以上A记录了基于每次采集的光电内导轨中第一感光管阵列感光信息计算得到的每个簧片的长半轴数据a，计算方法如下：

不失一般性，如图8所示，将k号车的左轮组遮挡的光束序号均值表示为m，k-1号车的右轮组遮挡的光束序号均值等于n’，根据图1所示的光电导轨各个光电检测通道输出电平分布检测m和n’，然后采用如下公式计算k号簧片半长轴长度a：

其中，D表示套柱的直径，Δd为相邻第一感光管之间的间距，因而(m-n’)Δd表示k-1号车的右套柱和k号车的左套柱的轴线的间距；

同样，以上F记录了基于左量筒中第二感光管阵列感光信息计算得到的簧片串所受到的拉伸力数据，即盛水左量筒重量G，计算方法如下：

将左量筒第二感光管阵列水面之下首个感光管的序号表示为q，根据左量筒各个光电检测通道输出电平分布检测q，然后采用如下公式计算盛水左量筒重量G：

G＝cAqΔh+G_b

其中，c为水的比重，A为量筒截面积，Δh为相邻第二感光管间距，G_b为量筒的重量；

步骤9：将右量筒第二感光管阵列水面之下首个感光管的序号表示为q，根据右量筒各个光电检测通道输出电平分布检测q，以获取当前右量筒水位qΔh。若检测结果为q＝0，表明当前右量筒的水已排空，进入下一步，否则继续检测q；

步骤10：停止读取第一、二感光管阵列感光信息；

步骤11：发出指令，让右升降柱也复位至量筒接收转台之下；

步骤12：发出指令，让中升降柱旋转180度，带动量筒接收转台同步旋转，使得左、右量筒位置交换，交换后恢复左量筒无水、右量筒有水状态，本步骤旨在对水循环使用以利节水；

步骤14：发出指令让扬声器发声，语音提示操作员：本批次测试结束。

下面首先给出上述步骤8中，椭圆形簧片长半轴长度的检测原理和计算过程：

假设一个批次的环形簧片数量为K，簧片序号集合可表示为{0，1，2……K-1}，则该批次的测试需要K辆轨道车。由于光电外导轨上的发光管和光电内导轨上的感光管的数量均等的，假设其数量均为N，则发光管、感光管和光束的序号均可用集合表示为{0，1，2……N-1}，图1中光电导轨光电检测通道的输出电压的集合可表示为U＝{u₀，u₁，u₂……u_N-1}。由于每辆车包含左右两对轮组，因此，只要将图1中的检测门限设置为u_thd2＝(u_block+u_clear)/2，其中u_block和u_clear分别表示光束受遮挡和无遮挡时光电检测通道内放大滤波器的输出电压，则有2K个(相邻感光管组成的)感光管段组的输出电流经调理后的输出电压低于预设门限u_thd2，表现为U中对应这部分的元素等于低电平值，因而总控箱中的微处理器能检测到。

如图8所示，假设k号簧片的左端套于k-1号车的右套柱，右端套于k号车的左套柱，k-1号车的左轮组遮挡的光束序号集为{n+Δn，……n-1，n，n+1……n+Δn}，其均值等于n，k-1号车的右轮组遮挡的光束序号集为{n’+Δn，……n’-1，n’，n’+1……n’+Δn}，其均值等于n’；k号车的左轮组遮挡的光束序号集为{m+Δn，……m-1，m，m+1……m+Δn}，其均值等于m，k号车的右轮组遮挡的光束序号集为{m’+Δn，……m’-1，m’，m’+1……m’+Δn}，其均值等于m’。上述四个光束序号集对应的感光管的输出电流经调理后的输出电压均低于预设的图1中的检测门限u_thd2，表现为U中对应这部分的元素等于低电平值，总控箱中的微处理器能检测到，因此，此时k-1号车的右轮轴和k号车的左轮轴的间距的检测结果等于(m-n’)Δd。，然后基于该数据计算k号簧片半长轴长度a，如下：

由于车辆设计时使得左套柱的轴线与左轮组的轴线垂直相交，右套柱的轴线与右轮组的轴线垂直相交，因此图8中k-1号车的右套柱和k号车的左套柱的轴线的间距也等于(m-n’)Δd，再加上套柱的直径D即得到簧片长轴的长度2a，因此，k号簧片半长轴长度a采用如下公式计算即可得到：

最后给出上述步骤8中，盛水量筒的重量的检测原理和计算过程，如下：

如图1所示，假设量筒的发光管和感光管数量均为M，因此每个量筒的光电检测通道数量为M，则自下而上的发光管、感光管和光束的序号集均可表示为ID＝{0，1……m……M-1}，假设ID中序号为ID_L＝{0，1……m}的光束位于水面之下，其对应的图1中量筒光电检测通道的输出电压的集合可表示为U_L＝{u₀，u₁……u_m}，序号为ID_H＝{m+1，m+2……M-1}的光束位于水面之上，其对应的图1中量筒光电检测通道的输出电压的序号集合可表示为U_H＝{u_m+1，u_m+2……u_M-1}。令u_water和u_air分别表示光的传输介质分别为水和空气时光电检测通道内放大滤波器的输出电压，由于水对光的衰减作用，显然有u_water<u_air，因此只要将图1中的检测门限设置为u_thd1＝(u_water+u_air)/2，则U_L所含元素都等于低电平值，U_H所含元素都等于高电平值，总控箱中的微处理器采用如下公式即能检测到m：m＝|U_L|-1，其中符号|·|表示集合的势，这里即指集合所含元素的个数。然后，如图4所示，水位高度即为mΔh，水量即为AmΔh，其中A为量筒的截面积，因此盛水量筒的重量采用如下公式计算即可得到：

G＝cAmΔh+G_b

其中c为水的比重，G_b为量筒的重量。

参阅图7，簧片受力形变特性参数测试系统流水作业流程为：

步骤a：操作员A将一批簧片贴上二维码；

步骤b：操作员A拿起某一导轨组+轨道车套件，将一批簧片套于轨道车的系列套柱上；

步骤c：操作员B等待操作员A将导轨组+轨道车套件交予，若接手则进入下一步，否则继续等待；

步骤d：操作员B对本批次的系列簧片进行依次逐一扫描，随之收据库对每个受测簧片给出ID号，划出存储空间，以备建档；

步骤e：操作员B等待扬声器提示音“本批次测试结束”，若听到提示则进入下一步，否则继续等待；

步骤f：操作员B将待测品装入测试线，按下复位键；

步骤g：操作员B按下“开始”键，返回步骤c，进行下一次簧片测试。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.簧片受力形变特性参数测试系统，其特征在于：包括立柱、测试轨道、轨道车、升降设备、拉力测量装置和总控箱；立柱竖向设置，测试轨道设于立柱上，轨道车设于测试轨道上，升降设备位于立柱一侧，拉力测量装置设于升降设备上方且位于测试轨道一端；

测试轨道，包括两个轨道，其中一个轨道为光电轨道，光电轨道包括光电内导轨和光电外导轨，光电外导轨上设有第一发光管阵列，光电内导轨上设有第一感光管阵列，第一发光管阵列中的第一发光管各单元和第一感光管阵列中的第一感光管各单元一一对应，第一感光管用于接收第一发光管发射的激光；

轨道车，包括车体、设于车体底部且在两个轨道中运动的车轮和设于车体上表面左右两侧的左套柱和右套柱，左套柱的轴线与左轮组的轴线垂直相交，右套柱的轴线与右轮组的轴线垂直相交；轨道车数量为多个，被测簧片套设于相邻两个轨道车的左套柱和右套柱上；最左端的轨道车固定连接于立柱左端；

升降设备，包括底座、顶板、左升降柱、右升降柱、中升降柱、量筒接收转台；顶板底部四角通过支杆固定于底座上端面四角；左升降柱、中升降柱和右升降柱依次设于底座上，中升降柱可旋转，量筒接收转台水平设于中升降柱顶端，量筒接收转台上设有左侧通孔和右侧通孔，左升降柱和右升降柱可分别穿设于左侧通孔和右侧通孔中；

拉力测量装置，包括左量筒、右量筒、滑轮杆、滑轮、钩环栓线、U形管、伸缩杆、伸缩杆驱动器、补水管、电磁阀、抽吸器；左量筒位于左升降柱上并可被抬升至上方的挂钩处进行上钩和脱钩操作，右量筒位于右升降柱上；滑轮通过滑轮杆设于顶板下方，钩环栓线的一端为套设于最右端轨道车右侧套柱上的环状结构，钩环栓线中部位于滑轮上，钩环栓线另一端设有用于悬挂左量筒的挂钩，U形管底部连接于伸缩杆底端，伸缩杆顶端固定于顶板底部，伸缩杆驱动器连接于伸缩杆；U形管的一端伸入左量筒，U形管另一端伸入右量筒，抽吸器连通于U形管进行瞬时抽气；补水管朝向右量筒，电磁阀设于补水管上控制补水；左、右量筒的内侧壁一侧设有第二发光管阵列，内侧壁另一侧设有第二感光管阵列，第二发光管阵列包括由上至下分布的第二发光管，第二感光管阵列包括与第二发光管一一对应的用于接收第二发光管发射的激光的第二感光管；右量筒和左量筒的结构相同；

总控箱电连接于第一发光管阵列、第一感光管阵列、第二发光管阵列、第二感光管阵列、左升降柱、右升降柱、中升降柱、伸缩杆驱动器、抽吸器和电磁阀。

2.根据权利要求1所述的簧片受力形变特性参数测试系统，其特征在于：立柱包括第一立柱和第二立柱，第一立柱设于测试轨道一端，第二立柱设于测试轨道另一端。

3.根据权利要求1所述的簧片受力形变特性参数测试系统，其特征在于：总控箱包括微处理器、显示器、扬声器和键盘；微处理器电连接于第一发光管阵列、第一感光管阵列、第二发光管阵列、第二感光管阵列、左升降柱、右升降柱、中升降柱、伸缩杆驱动器、抽吸器和电磁阀；显示器、扬声器和键盘电连接于微控制器进行人机交互。

4.根据权利要求1所述的簧片受力形变特性参数测试系统，其特征在于：第一感光管阵列和第二感光管阵列与微处理器之间均设有用于信号调理的放大滤波器和比较器。

5.簧片受力形变特性参数测试方法，其特征在于：采用权利要求1至4任一项所述的簧片受力形变特性参数测试系统，测试方法为：环形簧片分别套设于相邻轨道车的左套柱和右套柱上，靠近左量筒一侧的右套柱通过钩环栓线吊挂左量筒；基于虹吸效应右量筒通过U形管向左量筒中注水，簧片随之受力拉伸，通过检测左量筒第二感光管阵列光电检测通道的输出电压分布检测拉伸力；拉伸力导致簧片拉伸进而轨道车之间间距变长，因此通过检测光电导轨第二感光管阵列光电检测通道的输出电压分布检测簧片长半轴长度，得到大样本批量簧片中每个样本的拉伸力受力值与其长半轴长度之间的关系，即簧片受力形变特性参数。

6.根据权利要求5所述的簧片受力形变特性参数测试方法，其特征在于：测试方法具体步骤为：

步骤1：复位升降器和伸缩杆，开始检测；

步骤2：发出指令，让左升降柱上升至h_L高度使左量筒上钩，然后左升降柱复位至量筒接收转台之下，右升降柱上升至高度h_R，满足h_L+ΔH＝h_R，中升降柱上升至更低的h_M；其中，ΔH为左、右量筒高度落差，ΔH>0；

步骤3：读取右量筒水量数据并判断水量是否充足，若水量不足，则总控箱控制电磁阀使补水管向右量筒补水，同时不间断地读取水量数据，直至数据表明右量筒目前水量满足簧片长半轴测量上限要求，则电磁阀控制补水管停止注水；

步骤4：读取光电内导轨感光信息，判断轨道车是否在导轨中，若不在，重复该步骤，若在，执行下一步骤；

步骤5：向伸缩杆控制器发出指令，伸长伸缩杆使U形管下降至量筒上方合适位置，以便虹吸；

步骤6：向抽吸器发出抽气指令，抽吸器短暂抽气启动虹吸，随即右量筒通过U形管向左量筒注水，随之被测簧片变成椭圆并逐渐被拉长；

步骤7：以采样频率f_s读取光电内导轨中第一感光管阵列感光信息和左量筒中第二感光管阵列感光信息；

步骤8：基于光电内导轨中第一感光管阵列感光信息计算簧片长半轴数据记入矩阵A，基于左量筒中第二感光管阵列感光信息计算拉伸力向量数据记入向量F，将二者均存储于收据库中；

A中序号为s的行的各元素记录基于采样时刻sT的采样数据计算得到的各簧片的长半轴长度数据，其中T为采样周期，计算方法如下：

不失一般性，将k号车的左轮组遮挡的光束序号均值表示为m，k-1号车的右轮组遮挡的光束序号均值等于n’，根据光电导轨各个光电检测通道输出电平分布检测m和n’，然后采用如下公式计算k号簧片半长轴长度a：

其中，D表示套柱的直径，Δd为相邻第一感光管之间的间距，因而(m-n’)Δd表示k-1号车的右套柱和k号车的左套柱的轴线的间距；

F中序号为s的元素记录基于采样时刻sT的采样数据计算得到的拉伸力数据，即盛水左量筒重量G，计算方法如下：

将左量筒第二感光管阵列水面之下首个感光管的序号表示为q，根据左量筒各个光电检测通道输出电平分布检测q，然后采用如下公式计算盛水左量筒重量G：

G＝cAqΔh+G_b

其中，c为水的比重，A为量筒截面积，Δh为相邻第二感光管间距，G_b为量筒的重量；

步骤9：将右量筒第二感光管阵列水面之下首个感光管的序号表示为q，根据右量筒各个光电检测通道输出电平分布检测q，以获取当前右量筒水位qΔh。若检测结果为q＝0，表明当前右量筒的水已排空，进入下一步，否则继续检测q；

步骤10：停止读取第一、二感光管阵列感光信息；

步骤11：发出指令，让右升降柱也复位至量筒接收转台之下；

步骤12：发出指令，让中升降柱旋转180度，带动量筒接收转台同步旋转，使得左、右量筒位置交换，交换后恢复左量筒无水、右量筒有水状态，本步骤旨在对水循环使用以利节水；

步骤14：发出指令让扬声器发声，语音提示操作员：本批次测试结束。

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