CN114370960A - 拉杆载荷测量方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种拉杆载荷测量方法、装置、系统及存储介质，涉及载荷测量领域。其中，方法包括：获取采集到的每个全桥应变片的输出电压值；根据每个全桥应变片的输出电压值、施加电压和应变率，确定每个全桥应变片的应变数值；根据每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。本申请在拉杆的一端周向设置N个全桥应变片，通过采集每个全桥应变片的输出电压值以及施加在全桥应变片上的施加电压、全桥应变片的应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。根据该每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。本申请技术方案中使用的全桥应变片可在一定程度上解决温漂问题，提高测量灵敏度。
Description
技术领域
本申请涉及载荷测量技术领域，尤其涉及一种拉杆载荷方法、装置、系统及存储介质。
背景技术
随着材料与技术的不断发展，高强度拉杆作为替代柔性索材的刚性构件，越来越多的应用于建筑建设领域，如体育场馆、会展中心等大跨度空间结构的公共建筑。拉杆作为结构重要承受构件，测量拉杆的应力应变以及作用在拉杆上的载荷，有助于工作人员了解到拉杆的实际载荷大小，也可以了解拉杆的使用寿命或磨损情况。因此，如何测量拉杆上的载荷成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供一种拉杆载荷测量方法、装置、系统及存储介质。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种拉杆载荷测量方法，其中，实现所述测量方法的测量装置包括N个全桥应变片，所述N个全桥应变片周向设置于所述拉杆的一端，且所述N个全桥应变片中相邻全桥应变片在所述拉杆径向平面上垂直设置，所述拉杆的一端与所述拉杆底座连接，所述N为大于或等于2的整数；所述测量方法包括：
获取采集到的每个所述全桥应变片的输出电压值；
根据每个所述全桥应变片的输出电压值、施加电压和应变率，确定每个所述全桥应变片的应变数值；
根据每个所述全桥应变片的应变数值，确定所述拉杆的载荷信息。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种拉杆载荷测量装置，包括：
N个全桥应变片，所述N个全桥应变片周向设置于所述拉杆的一端，且所述N个全桥应变片中相邻全桥应变片在所述拉杆径向平面上垂直设置，所述拉杆的一端与所述拉杆底座连接，所述N为大于或等于2的整数；
分别与所述N个全桥应变片连接的数据采集模块，用于采集每个所述全桥应变片的输出电压值；
与所述数据采集模块连接的数据处理模块，所述数据处理模块包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现前述第一方面所述的方法。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种拉杆载荷测量系统，包括：
如前述第二方面所述的测量装置；
外部显示设备，用于基于所述全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示每个所述全桥应变片的应变信息；和/或，将所述拉杆的载荷信息发送给所述外部显示设备；所述外部显示设备基于所述全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示所述拉杆的载荷信息。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述第一方面所述的方法。
根据本申请的技术方案，通过在拉杆的一端周向设置多个全桥应变片，当有载荷力作用在拉杆上，全桥应变片发生形变，从而改变电阻值、输出电压值，通过采集每个全桥应变片的输出电压值以及施加在全桥应变片上的施加电压、全桥应变片的应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。根据该每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。由此可见，本申请通过在拉杆上设置多个全桥应变片，基于该多个全桥应变片即可实现该拉杆上的载荷信息的测量。另外，本申请通过使用全桥应变片，可以解决温漂问题，从而提高测量灵敏度，提高测量准确度。此外，本申请最少使用两个全桥应变片，即可完成拉杆载荷的测量，无需占用过多体积。若使用两个以上全桥应变片进行测量，可对测量结果进行补偿调整，进一步提高测量的准确度。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例所提供的一种拉杆载荷测量方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种实现本申请实施例拉杆载荷测量方法的拉杆载荷测量装置的示意图；
图3为本申请实施例提供的全桥应变片的位置示意图；
图4为本申请实施例提供的拉杆载荷测量装置中参考坐标系的示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种拉杆载荷测量方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种拉杆载荷测量方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的应变与载荷的关系示意图；
图8为本申请实施例提供的载荷力曲线示意图；
图9为本申请实施例提供的载荷力角度曲线示意图；
图10为本申请实施例提供的一种拉杆载荷测量装置的结构框图；
图11为本申请实施例提供的另一种拉杆载荷测量装置的结构框图；
图12为本申请实施例提供的一种拉杆载荷测量系统的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的拉杆载荷测量方法、装置、系统及存储介质。
图1为本申请实施例提供的一种拉杆载荷测量方法的流程示意图，本申请实施例的拉杆载荷测量方法可应用于本申请实施例的拉杆载荷测量装置。需要说明的是，实现本申请实施例测量方法的测量装置包括N个全桥应变片，该N个全桥应变片周向设置于拉杆的一端，且该N个全桥应变片中相邻全桥应变片在拉杆径向平面上垂直设置，该拉杆的一端与拉杆底座连接，其中N为大于或等于2的整数。本申请提出的拉杆载荷测量方法可应用于雪橇运动场景中，需使用者手握的拉杆，还可应用于其中一端与底座连接的建筑结构中。
为了更好地理解上述实现本申请实施例测量方法的测量装置，下面将结合图2进行说明。图2为本申请实施例提供的一种实现本申请实施例拉杆载荷测量方法的拉杆载荷测量装置的示意图，将全桥应变片个数N设置为4，该装置中包括4个全桥应变片(全桥应变片A、全桥应变片B、全桥应变片C、全桥应变片D)，该四个全桥应变片周向设置于拉杆的一端，且该4个全桥应变片中相邻全桥应变片在该拉杆径向平面上垂直设置(如图3所示)，该拉杆的一端与拉杆底座连接。如图1所示，该拉杆载荷测量方法可以包括以下步骤：
步骤101，获取采集到的每个全桥应变片的输出电压值。
可选地，在本申请一些实施例中，可通过数据采集模块采集每个全桥应变片的输出电压值。作为一种示例，数据采集模块可以是多通道可调增益模数转换模块，该多通道可调增益模数转换模块分别与N个全桥应变片连接，采集每个全桥应变片的输出电压值，并将模拟信号的输出电压值转换成数字信号的输出电压值。
步骤102，根据每个全桥应变片的输出电压值、施加电压和应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。
可选地，在本申请一些实施例中，可通过公式(1)确定每个全桥应变片的应变数值。
其中，ε为全桥应变片的应变数值，e为全桥应变片的输出电压值，K为全桥应变片的应变率，E为施加在全桥应变片上的施加电压。需要说明的是，在本申请一些实施例中，可采用低噪声电源模块对各全桥应变片进行供电，以提高采集的每个全桥应变片的输出电压值准确度。
步骤103，根据每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。
需要说明的是，上述N个全桥应变片中相邻全桥应变片需在拉杆径向平面上垂直设置，故可基于全桥应变片的位置建立参考坐标系，如图4中示出的参考坐标系。其中，x轴为拉杆的中心轴，y轴和z轴的位置参考图4。基于该参考坐标系，确定载荷力对所述拉杆的角度和拉杆上的载荷力大小。
作为一种示例，当全桥应变片个数N等于2时，基于2个全桥应变片的应变数值，确定载荷力对拉杆的角度，基于该角度与全桥应变片各自的应变数值确定拉杆上的载荷力大小。例如，在当前组合中第一全桥应变片和第二全桥应变片均在参考坐标系的正方向或负方向时，可通过公式(2)确定载荷力对拉杆的角度θ。
或者，在当前组合中第一全桥应变片在参考坐标系的正方向时，当前组合中第二全桥应变片在参考坐标系的负方向时，可通过公式(3)确定载荷力对拉杆的角度θ。
其中，ε1、ε2分别为当前组合中第一全桥应变片的应变数值和第二全桥应变片的应变数值，θ为拉杆上的载荷力与z轴的夹角。需要说明的是，第一全桥应变片为建立在参考坐标系的y轴上的全桥应变片，第二全桥应变片为建立在参考坐标系的z轴上的全桥应变片。
根据载荷力与拉杆的角度和两个全桥应变片各自的应变数值，确定拉杆上的载荷力大小，从而确定拉杆的载荷信息。
当N为大于2的整数时，可对N个全桥应变片进行两两分组，得到多个组合。需要说明的是，上述每个组合中的全桥应变片需在该拉杆径向平面上垂直设置。基于多个组合中各全桥应变片的应变数值，确定多个角度值，根据多个角度值，确定载荷力对拉杆的角度。基于多个角度值和N个全桥应变片各自的应变数值，确定多个载荷力值，根据多个载荷力值，确定拉杆上的载荷力大小。
根据本申请实施例的拉杆载荷测量方法，通过在拉杆的一端周向设置多个全桥应变片，当有载荷力作用在拉杆上，全桥应变片发生形变，从而改变电阻值、输出电压值，通过采集每个全桥应变片的输出电压值以及施加在全桥应变片上的施加电压、全桥应变片的应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。根据该每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。由此可见，本申请通过在拉杆上设置多个全桥应变片，基于该多个全桥应变片即可实现该拉杆上的载荷信息的测量。另外，本申请通过使用全桥应变片，可以解决温漂问题，从而提高测量灵敏度，提高测量准确度。此外，本申请最少使用两个全桥应变片，即可完成拉杆载荷的测量，无需占用过多体积。若使用两个以上全桥应变片进行测量，可对测量结果进行补偿调整，进一步提高测量的准确度。
需要说明的是，当N为大于2的整数时，可对N个全桥应变片进行两两分组，得到多个组合，利用多个全桥应变片的组合对载荷测量结果进行补偿调整，从而提高拉杆载荷测量结果的准确度。图5为本申请实施例提供的另一种拉杆载荷测量方法的流程示意图。如图5所示，该拉杆载荷测量方法可以包括以下步骤：
步骤501，获取采集到的每个全桥应变片的输出电压值。
步骤502，根据每个全桥应变片的输出电压值、施加电压和应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。
步骤503，对N个全桥应变片进行两两分组，得到多个组合。其中，每个组合中的全桥应变片在拉杆径向平面上垂直设置。
作为一种示例，当全桥应变片个数N＝4时，如图3所示，对该4个全桥应变片进行两两分组，可得到四个组合，分别是全桥应变片A和全桥应变片C、全桥应变片C和全桥应变片B、全桥应变片B和全桥应变片D、全桥应变片D和全桥应变片A。
步骤504，基于多个组合中各全桥应变片的应变数值，确定多个角度值。
需要说明的是，在拉杆载荷测量装置的N个全桥应变片中，相邻全桥应变片在拉杆径向平面上垂直设置，故可基于该N个全桥应变片的位置建立参考坐标系，如图3和图4中示出的参考坐标系。基于该参考坐标系，确定角度值。
作为一种示例，在当前组合中第一全桥应变片和第二全桥应变片均在参考坐标系的正方向或负方向时，如图3中的全桥应变片C和全桥应变片B，或全桥应变片D和全桥应变片A，可通过公式(4)确定角度值θˊ。
或者，在当前组合中第一全桥应变片在参考坐标系的正方向时，当前组合中第二全桥应变片在参考坐标系的负方向，如图3中的全桥应变片A和全桥应变片C，或全桥应变片B和全桥应变片D，可通过公式(5)确定角度值。
其中，ε1、ε2分别为当前组合中第一全桥应变片的应变数值和第二全桥应变片的应变数值。需要说明的是，第一全桥应变片为建立在参考坐标系的y轴上的全桥应变片，第二全桥应变片为建立在参考坐标系的z轴上的全桥应变片。例如，在图3全桥应变片A和全桥应变片C的组合中，全桥应变片C为第一全桥应变片，全桥应变片A为第二全桥应变片。关于公式(4)和公式(5)，可参考如下推导过程：
以全桥应变片个数N＝4为例，如图3所示，根据受力分析与几何关系，通过公式(6)-公式(9)计算各全桥应变片的应力σ。
其中，Mz为在拉杆z轴方向的截面弯矩，Iy为截面对y轴的惯性矩，l为拉杆上的载荷力与应变片位置的距离，R为拉杆截面的半径，F为作用在拉杆上的载荷力。需要说明的是，拉杆上的载荷力与应变片位置的距离l可由人工测量获得。
根据各全桥应变片的应力，以及拉杆的弹性模量E1，通过公式(10)-公式(13)计算各全桥应变片的应变数值ε。
根据公式(10)-公式(13)，可推导得出公式(14)-公式(17)，用于计算载荷力对拉杆的角度θ。
步骤505，根据多个角度值，确定载荷力对拉杆的角度。
可选地，在本申请一些实施例中，可通过求取多个角度值平均值的方式，对角度值的测量结果进行补偿调整，确定载荷力对拉杆的角度θ，从而提高拉杆的角度θ测量结果的准确度。
步骤506，基于多个角度值和N个全桥应变片各自的应变数值，确定多个载荷力值。
以全桥应变片个数N＝4为例，在本申请一些实施例中，在步骤505中确定了载荷力对拉杆的角度θ，基于多个角度值和N个全桥应变片各自的应变数值，根据公式(10)-公式(13)可推导得出公式(18)-公式(21)，以确定多个载荷力值Fˊ。
其中，θ可以是由公式(14)计算得出的。
其中，θ可以是由公式(16)计算得出的。
其中，θ可以是由公式(15)计算得出的。
其中，θ可以是由公式(17)计算得出的。
步骤507，根据多个载荷力值，确定拉杆上的载荷力大小。
可选地，在本申请一些实施例中，可通过求取多个载荷力值平均值的方式，对载荷力值的测量结果进行补偿调整，确定载荷力大小F，从而提高载荷力大小F测量结果的准确度。
在本申请实施例中，步骤501和步骤502可以分别采用本申请的各实施例中的任一种方式实现，对此本申请不作具体限定，也不再赘述。
根据本申请实施例的拉杆载荷测量方法，在全桥应变片的个数大于2时，对多个全桥应变片进行两两分组，得到多个组合。基于多个组合中各全桥应变片的应变数值，确定多个角度值。根据多个组合确定的不同角度值，对角度的测量结果进行补偿调整，确定载荷力对拉杆的角度θ，从而提高拉杆的角度θ测量结果的准确度。基于多个角度值和N个全桥应变片各自的应变数值，确定多个载荷力值。根据多个组合确定的不同载荷力值，对载荷力值的测量结果进行补偿调整，确定载荷力大小F，从而提高载荷力大小F测量结果的准确度。
在本申请一些实施例中，在确定每个全桥应变片的应变数值和拉杆的载荷信息后，还可通过外部显示设备进行显示，更直观的看到作用在拉杆上的载荷情况以及各全桥应变片的应变与载荷之间的关系。图6为本申请实施例提供的又一种拉杆载荷测量方法的流程示意图。如图6所示，该拉杆载荷测量方法可以包括以下步骤：
步骤601，获取采集到的每个全桥应变片的输出电压值。
步骤602，根据每个全桥应变片的输出电压值、施加电压和应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。
步骤603，根据每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。
步骤604，将拉杆的载荷信息和每个全桥应变片的应变数值，发送给外部显示设备。
步骤605，外部显示设备基于载荷信息和每个全桥应变片的应变数值生成每个全桥应变片的应变与载荷的关系图，并显示该关系图。
作为一种示例，以图3为例，公式(18)为根据图3中全桥应变片A的应变数值计算载荷力。故根据公式(18)，可得出如图7所示的全桥应变片A的应变与载荷的关系图，并在外部现实设备上显示该关系图。由于图3中包括4个全桥应变片，故外部显示设备可显示4个全桥应变片各自的应变与载荷的关系图。
步骤606，外部显示设备基于全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示拉杆的载荷信息。
需要说明的是，每次对全桥应变片的输出电压值的采集都可看做是一个输出电压采样点，根据每个全桥应变片的输出电压值、施加电压和应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。根据每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。因此，基于全桥应变片的输出电压采样点，可实现实时动态显示拉杆的载荷信息。
作为一种示例，如图8所示，横坐标代表全桥应变片的输出电压采样点，纵坐标代表载荷力，用于动态显示在雪橇场景下，作用在雪橇拉杆上的载荷力大小。如图9所示，横坐标代表全桥应变片的输出电压采样点，纵坐标代表载荷力角度，用于动态显示作用在雪橇拉杆上的载荷力角度。该载荷力曲线图和载荷力角度曲线图实时显示拉杆的载荷信息，可以更加直观地显示载荷信息的测量结果。
在本申请实施例中，步骤601-步骤603可以分别采用本申请的各实施例中的任一种方式实现，对此本申请不作具体限定，也不再赘述。
根据本申请实施例的拉杆载荷测量方法，通过在拉杆的一端周向设置多个全桥应变片，当有载荷力作用在拉杆上，全桥应变片发生形变，从而改变电阻值、输出电压值，通过采集每个全桥应变片的输出电压值以及施加在全桥应变片上的施加电压、全桥应变片的应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。根据该每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息，并在外部显示设备上动态显示，使得相关人员可以直观地显示载荷信息的测量结果。
图10为本申请实施例提供的一种拉杆载荷测量装置的结构框图。如图10所示，该拉杆载荷测量装置可以包括N个全桥应变片1001、数据采集模块1002和数据处理模块1003。
具体地，N个全桥应变片1001，周向设置于拉杆的一端，且该N个全桥应变片中相邻全桥应变片在拉杆径向平面上垂直设置，拉杆的一端与拉杆底座连接，其中N为大于或等于2的整数；
数据采集模块1002，分别与N个全桥应变片连接，用于采集每个全桥应变片的输出电压值。
数据处理模块1003，与数据采集模块连接，该数据处理模块包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该程序时，实现本申请上述任一实施例的拉杆载荷测量方法。去哦为一种示例，数据处理模块1003可采用MCU芯片。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不作详细阐述说明。
根据本申请实施例的拉杆载荷测量装置，通过在拉杆的一端周向设置多个全桥应变片，通过采集每个全桥应变片的输出电压值以及施加在全桥应变片上的施加电压、全桥应变片的应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。根据该每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。本申请通过使用全桥应变片，可以解决温漂问题，从而提高测量灵敏度。
图11为本申请实施例提供的另一种拉杆载荷测量装置的结构框图。如图11所示，在上述实施例的基础上，该拉杆载荷测量装置还可以包括无线通信模块1104。
具体地，无线通信模块1104，与数据处理模块连接，用于将每个全桥应变片设置点的应力和每个全桥应变片的应变数值，发送给外部显示设备；外部显示设备基于全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示每个全桥应变片的应变信息；和/或，将拉杆的载荷信息发送给外部显示设备；外部显示设备基于全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示拉杆的载荷信息。
其中，图11中1101-1103和图10中1001-1003具有相同功能和结构。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不作详细阐述说明。
根据本申请实施例的拉杆载荷测量装置，通过在拉杆的一端周向设置多个全桥应变片，通过采集每个全桥应变片的输出电压值以及施加在全桥应变片上的施加电压、全桥应变片的应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。根据该每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息。本申请通过使用全桥应变片，可以解决温漂问题，从而提高测量灵敏度，提高测量准确度。此外，通过无线传输模块将每个全桥应变片设置点的应力和每个全桥应变片的应变数值，发送给外部显示设备，相较于有线传输方式，测量范围小，且节省下线路布设和维护的成本。
为了实现上述实施例，本申请还提出一种拉杆载荷测量系统。图12为本申请实施例提供的一种拉杆载荷测量系统的示意图。如图12所示，该拉杆载荷测量系统可以包括测量装置1201和外部显示设备1202。
具体地，测量装置1201，为如图10实施例和图11所示任一实施例所述的拉杆载荷测量装置。
外部显示设备1202，用于基于全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示每个全桥应变片的应变信息；和/或，将拉杆的载荷信息发送给外部显示设备；外部显示设备基于全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示拉杆的载荷信息。
在本申请一些实施例中，外部显示设备1202还用于基于所述载荷信息和每个所述全桥应变片的应变数值生成每个所述全桥应变片的应变与载荷的关系图，并显示所述关系图。
根据本申请实施例的拉杆载荷测量系统，测量装置中设有多个全桥应变片，该多个全桥应变片周向设置于拉杆的一端，当有载荷力作用在拉杆上，全桥应变片发生形变，从而改变电阻值、输出电压值，通过采集每个全桥应变片的输出电压值以及施加在全桥应变片上的施加电压、全桥应变片的应变率，确定每个全桥应变片的应变数值。根据该每个全桥应变片的应变数值，确定拉杆的载荷信息，并在外部显示设备上动态显示，使得相关人员可以直观地显示载荷信息的测量结果。
为了实现上述实施例，本申请还提出一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，当存储介质中的指令被处理器执行时，使得处理器能够执行本申请上述任一实施例的拉杆载荷测量方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种拉杆载荷测量方法，其特征在于，实现所述测量方法的测量装置包括N个全桥应变片，所述N个全桥应变片周向设置于所述拉杆的一端，且所述N个全桥应变片中相邻全桥应变片在所述拉杆径向平面上垂直设置，所述拉杆的一端与所述拉杆底座连接，所述N为大于或等于2的整数；所述测量方法包括：
获取采集到的每个所述全桥应变片的输出电压值；
根据每个所述全桥应变片的输出电压值、施加电压和应变率，确定每个所述全桥应变片的应变数值；
根据每个所述全桥应变片的应变数值，确定所述拉杆的载荷信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述全桥应变片的应变数值，确定所述拉杆的载荷信息，包括：
对N个全桥应变片进行两两分组，得到多个组合；其中，每个组合中的全桥应变片在所述拉杆径向平面上垂直设置；
根据所述多个组合中各全桥应变片的应变数值，确定所述拉杆的载荷信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述N为大于2的整数；所述根据所述多个组合中各全桥应变片的应变数值，确定所述拉杆的载荷信息，包括：
基于所述多个组合中各全桥应变片的应变数值，确定多个角度值；
根据所述多个角度值，确定载荷力对所述拉杆的角度；
基于所述多个角度值和所述N个全桥应变片各自的应变数值，确定多个载荷力值；
根据所述多个载荷力值，确定所述拉杆上的载荷力大小。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在当前组合中第一全桥应变片和第二全桥应变片均在参考坐标系的正方向或负方向，通过以下方式计算所述角度值：
或者，在当前组合中第一全桥应变片在所述参考坐标系的正方向，当前组合中第二全桥应变片在所述参考坐标系的负方向，通过以下方式计算所述角度值：
其中，ε1、ε2分别为所述当前组合中第一全桥应变片的应变数值和第二全桥应变片的应变数值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将所述拉杆的载荷信息和每个所述全桥应变片的应变数值，发送给外部显示设备；所述外部显示设备基于所述载荷信息和每个所述全桥应变片的应变数值生成每个所述全桥应变片的应变与载荷的关系图，并显示所述关系图；和/或，
将所述拉杆的载荷信息发送给所述外部显示设备；所述外部显示设备基于所述全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示所述拉杆的载荷信息。
6.一种拉杆载荷测量装置，其特征在于，包括：
N个全桥应变片，所述N个全桥应变片周向设置于所述拉杆的一端，且所述N个全桥应变片中相邻全桥应变片在所述拉杆径向平面上垂直设置，所述拉杆的一端与所述拉杆底座连接，所述N为大于或等于2的整数；
分别与所述N个全桥应变片连接的数据采集模块，用于采集每个所述全桥应变片的输出电压值；
与所述数据采集模块连接的数据处理模块，所述数据处理模块包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1至5中任一所述的方法。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
与所述数据处理模块连接的无线通信模块，用于将每个所述全桥应变片设置点的应力和每个所述全桥应变片的应变数值，发送给外部显示设备；所述外部显示设备基于所述全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示每个所述全桥应变片的应变信息；和/或，将所述拉杆的载荷信息发送给所述外部显示设备；所述外部显示设备基于所述全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示所述拉杆的载荷信息。
8.一种拉杆载荷测量系统，其特征在于，包括：
如权利要求6或7所述的测量装置；
外部显示设备，用于基于所述全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示每个所述全桥应变片的应变信息；和/或，将所述拉杆的载荷信息发送给所述外部显示设备；所述外部显示设备基于所述全桥应变片的输出电压采样点，实时动态显示所述拉杆的载荷信息。
9.根据权利要求8所述的系统，所述外部显示设备还用于：
基于所述载荷信息和每个所述全桥应变片的应变数值生成每个所述全桥应变片的应变与载荷的关系图，并显示所述关系图。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114993519A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-09-02 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 一种应力测量方法 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5988632A (ja) * | 1982-11-13 | 1984-05-22 | Kyowa Dengiyou:Kk | ひずみゲ−ジ式荷重変換器 |
| JPH05333042A (ja) * | 1992-05-29 | 1993-12-17 | Nippondenso Co Ltd | 半導体力学センサ |
| JP2004020432A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Yamaguchi Technology Licensing Organization Ltd | ボアホールジャッキ式一面破砕応力測定プローブ及び装置 |
| CN102628717A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-08 | 北京必创科技有限公司 | 一种应变式无线传感器 |
| CN103063345A (zh) * | 2012-12-19 | 2013-04-24 | 三一重工股份有限公司 | 一种轴销式力传感器及检测轴销所承受径向力的方法 |
| CN103926028A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-16 | 慧石（上海）测控科技有限公司 | 一种应变片的结构设计及制作工艺 |
| CN104316230A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-01-28 | 大连海事大学 | 一种圆柱梁所受矢量力测量方法及装置 |
| CN105092121A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-11-25 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 用于测量刚性管的径向力的方法 |
| CN105424239A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-23 | 浙江海洋学院 | 一种π型二分力传感器 |
| CN106338272A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-01-18 | 广州市建筑科学研究院有限公司 | 用于构件倾斜角测量的测试装置及其测试方法 |
| CN206161218U (zh) * | 2016-11-18 | 2017-05-10 | 桂林电子科技大学 | 一种可测受力角度的动辊张力传感器 |
| CN106768523A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-05-31 | 南京泽荣自动化系统有限责任公司 | 一种压力机吨位测量方法及其装置 |
| CN107702773A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-02-16 | 歌尔股份有限公司 | 负重测量装置、方法及负重设备 |
| WO2019169435A1 (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | Aurecon Group Brand Pty Ltd | A structure monitoring system, device, and method |
| CN110793603A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-14 | 中南大学 | 组合电桥式的车钩多元多向载荷测量系统及解耦方法 |
| CN110967185A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 转子轴承径向载荷测量方法、装置及航空发动机 |
| CN212007615U (zh) * | 2020-06-29 | 2020-11-24 | 三一石油智能装备有限公司 | 力传感器和柱塞切向力测试平台 |
-
2021
- 2021-12-29 CN CN202111638844.5A patent/CN114370960B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5988632A (ja) * | 1982-11-13 | 1984-05-22 | Kyowa Dengiyou:Kk | ひずみゲ−ジ式荷重変換器 |
| JPH05333042A (ja) * | 1992-05-29 | 1993-12-17 | Nippondenso Co Ltd | 半導体力学センサ |
| JP2004020432A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Yamaguchi Technology Licensing Organization Ltd | ボアホールジャッキ式一面破砕応力測定プローブ及び装置 |
| CN102628717A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-08 | 北京必创科技有限公司 | 一种应变式无线传感器 |
| CN103063345A (zh) * | 2012-12-19 | 2013-04-24 | 三一重工股份有限公司 | 一种轴销式力传感器及检测轴销所承受径向力的方法 |
| CN103926028A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-07-16 | 慧石（上海）测控科技有限公司 | 一种应变片的结构设计及制作工艺 |
| CN104316230A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-01-28 | 大连海事大学 | 一种圆柱梁所受矢量力测量方法及装置 |
| CN105092121A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-11-25 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 用于测量刚性管的径向力的方法 |
| CN105424239A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-23 | 浙江海洋学院 | 一种π型二分力传感器 |
| CN206161218U (zh) * | 2016-11-18 | 2017-05-10 | 桂林电子科技大学 | 一种可测受力角度的动辊张力传感器 |
| CN106338272A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-01-18 | 广州市建筑科学研究院有限公司 | 用于构件倾斜角测量的测试装置及其测试方法 |
| CN106768523A (zh) * | 2017-02-14 | 2017-05-31 | 南京泽荣自动化系统有限责任公司 | 一种压力机吨位测量方法及其装置 |
| CN107702773A (zh) * | 2017-09-07 | 2018-02-16 | 歌尔股份有限公司 | 负重测量装置、方法及负重设备 |
| WO2019169435A1 (en) * | 2018-03-05 | 2019-09-12 | Aurecon Group Brand Pty Ltd | A structure monitoring system, device, and method |
| CN110967185A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 转子轴承径向载荷测量方法、装置及航空发动机 |
| CN110793603A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-14 | 中南大学 | 组合电桥式的车钩多元多向载荷测量系统及解耦方法 |
| CN212007615U (zh) * | 2020-06-29 | 2020-11-24 | 三一石油智能装备有限公司 | 力传感器和柱塞切向力测试平台 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| T S SOWMYA: "Design and Development of Signal Conditioning Card for Load Cell", IEEE, pages 439 - 444 * |
| 戴劲: "钢桁梁柔性拱组合体系桥节点板受力性能分析与试验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》, no. 03, pages 034 - 647 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114993519A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-09-02 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 一种应力测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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