CN203672323U - 一种落锤试验机位移测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种落锤试验机位移测量装置，包括两个激光位移计和随所述落锤试验机锤头移动的两个反射块，两个反射块包括倾斜反射块和竖直反射块，所述激光位移计并排固定设置在所述锤头下落至试件冲击加载的位置一侧，并分别与倾斜反射块和竖直反射块的反射面位置对应。通过将反射组件安装在落锤试验机的锤头上，而传感器设置在落锤试验机锤头滑落区域以外，避免了传感器在测试过程中受损。同时采用两组激光位移计进行位移测试，一组激光位移计对着倾斜反射块，另一组对着竖直反射块，通过采集两组激光位移计输出信号的差值，可以抵消锤头施加冲击荷载过程中，由横向振动而引起的误差，进一步提高测试精度。

Description

一种落锤试验机位移测量装置

技术领域

本实用新型属于位移测量技术领域，具体涉及一种落锤试验机冲击加载过程的位移测量装置。 

背景技术

冲击加载试验往往需要根据不同的加载速度范围，选择相应的加载方式。在高速冲击加载时，采用分离式霍普金森压杆试验装置、泰勒杆冲击试验，或轻气炮进行加载，但对于实际工程中经常出现的冲击问题，均属于低速冲击的范畴，对于这类问题进行研究时，落锤冲击试验具有简单可靠，重复性好，通常被用来对应变率在10^-5/s～10¹/s范围内施加冲击荷载。落锤试验机是专门进行落锤试验的装置，由于能够方便的控制冲击能量的大小，被广泛应用于冲击力学研究以及产品质量控制等领域。 

落锤试验机一般由质量块、锤头、导轨、提升电机、锤头释放装置、冲击试验台座等部分组成，质量块被安装在锤头上，当锤头提升到指定高度后，释放锤头，锤头和质量块沿着导轨竖直下落，施加冲击力于试件上，从而完成冲击加载过程。施加的冲击力通过安装在锤头上的传感器来捕捉，比如力传感器，或者加速度传感器。而锤头在接触到试件后的位移则往往通过安装在试件上的电阻尺或线性差动变送器(LVDT)等位移传感器测量，当采用较高的输入能量对试件进行加载的时候，试件往往被击溃，安装在试件上的位移传感器很容易由于超量程损坏或直接被砸坏。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安全可靠的位移测试装置，以避免现有的落锤试验机位移测量装置在高能量输入时，由于试件击溃而导致的安装在试件上的位移传感器容易损坏的问题。 

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种落锤试验机位移测量装置，包括两个激光位移计和随所述落锤试验机锤头移动的两个反射块，两个反射块包括倾斜反射块和竖直反射块，所述激光位移计并排固定设置在所述锤头下落至试件冲击加载的位置一侧，并分别与倾斜反射块和竖直反射块的反射面位置对应。本实用新型采用激光位移计作为所述位移测量装置的传感单元，水平并排放置于试验机锤头滑落的范围以外，产生的激光束分别正对倾斜反射块和竖直反射块的反射面，所述倾斜反射块和所述竖直反射块用于对所述激光位移计投射的激光进行反射，所述倾斜反射块和所述竖直反射块并排放置，通过所述底座固定在落锤试验机锤头上部轴心位置，并与底座共同组成位移测试装置的反射组件。 

两个激光位移计技术的参数一致，用于产生测试用的激光，并对反射回来的激光信号进行采集，得到反射面上的激光光斑在投射方向上的水平位移变化，并通过倾斜反射块的倾斜角度计算出锤头在冲击加载过程中的竖直位移。在锤头冲击加载的过程中会产生一定的横向振动导致测量结果出现误差，并排设置的竖直反射块用于检测这种水平位移的误差，并通过与倾斜反射块的检测结果合并计算最终消除这种误差。 

所述倾斜反射块和竖直反射块均采用不锈钢材质加工而成，反射块上的反射面进行精密抛光，用于反射激光信号。 

所述倾斜反射块和所述竖直反射块采用固定螺钉与底座连接。 

所述底座与落锤试验机锤头采用固定螺钉连接，固定在锤头中轴线位置。 

本实用新型具有如下有益效果: 

1)通过将反射组件安装在落锤试验机的锤头上，实现了落锤试验机位移测量方式的转变，由原来的竖向直接测量，变为锤头下落位移的水平间接测量，传感器在落锤试验机锤头滑落区域以外，避免了传感器在测试过程中受损。 

2)由于激光位移计有聚焦和量程的限制，采用不同坡度的倾斜面反射块，可以扩大测试量程。对于不同测试要求，可以选择使用相应坡度的倾斜面反射块，提高测试精度。 

3)由于采用两组激光位移计进行位移测试，一组激光位移计对着倾斜反射块，另一组对着竖直反射块，通过采集两组激光位移计输出信号的差值，可以抵消锤头施加冲击荷载过程中，由横向振动而引起的误差，进一步提高测试精度。 

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。 

附图说明

图1为落锤试验机锤头及本实用新型涉及的位移测量装置结构示意图。 

图2为本实用新型涉及的位移测量装置俯视图。 

图3为倾斜反射块、竖直反射块和底座的分解示意图。 

图中标号：1-第一激光位移计，2-第二激光位移计，3-倾斜反射块，4-竖直反射块，5-反射块固定螺钉，6-底座，7-底座固定螺钉，8-锤头。 

具体实施方式

实施例 

参见图1和图2，图中所示为落锤试验机的锤头部分，位移测量装置包括两个激光位移计和随落锤试验机锤头8移动的两个反射块，两个反射块包括倾斜反射块3和竖直反射块4，结合参见图2，第一激光位移计1和第二激光位移计2并排固定设置在锤头下落至试件冲击加载的位置一侧的导轨或外部支架上，并分别与倾斜反射块3和竖直反射块4的反射面位置对应，其中第一激光位移计1对应倾斜反射块3，第二激光位移计2对应竖直反射块4。 

进一步的方案中，落锤试验机的锤头8上方的中轴线位置设有底座6，倾斜反射块3和竖直反射块4并排设置在底座6上，结合参见附图3，底座6与锤头8之间通过底座固定螺钉7固定，底座6上设有竖直背板，倾斜反射块3和竖直反射块4通过反射块固定螺钉5固定设置在背板上。 

作为优选方案，倾斜反射块3为不锈钢材质的楔形块，其反射面为倾斜面。竖直反射块4为不锈钢材质长方体，其反射面为其中一个竖直侧面。 

激光位移计水平并排固定在落锤试验机锤头8下落区域以外，杜绝了冲击加载中试件被击溃而导致的传感器受损。反射组件通过底座与安装在落锤试验机锤头的上部轴心处，第一激光位移计1校准后对准倾斜反射块3的反射面，第二激光位移计2校准后对准竖直反射块4的反射面，在冲击加载之前，同步调整两个激光位移计的高度，保证落锤试验机的锤头冲击加载刚刚接触试件时，激光位移计发射的激光光斑落在反射块反射面的中部位置，避免测试过程超量程。由于激光位移计有聚焦和量程的限制，测试过程中可以换用不同坡度的倾斜反射块，扩大测试量程，根据不同测试要求，可以选择使用相应坡度的倾斜面反射块，提高测试精度。 

测试过程中，两个反射块随着落锤试验机锤头8一起下落，当冲击开始后， 第一激光位移计1和第二激光位移计2投射的激光光斑在倾斜反射块3和竖直反射块4的反射面上移动，通过检测反射回来的激光信号，第一激光位移计1和第二激光位移计2分别可以测出光斑在各自的反射面上的水平位移。假如倾斜反射面3的坡度为α，第一激光位移计1读取的水平位移为x₁，第二激光位移计2读取的水平位移为x₂，则落锤试验机锤头8的竖向位移δ为： 

$\mathrm{\δ}=\frac{x_1-x_2}{a}---\left(1\right)$

第二激光位移计2由于对着竖直反射块4的竖直反射面，所以读数x₂即为落锤试验机锤头8在冲击加载过程中因振动产生的水平位移误差。由于倾斜反射块3和竖直反射块4通过底座6共同固定在落锤试验机锤头8上，因此水平位移读数x₁中同样包含了落锤试验机锤头8在加载过冲产生的水平位移，由此可见，经由式(1)计算得到的竖向位移δ为消除了锤头水平振动干扰后的位移值，保证了测试精度。 

Claims (6)

1.一种落锤试验机位移测量装置，其特征在于：包括两个激光位移计和随所述落锤试验机锤头移动的两个反射块，两个反射块包括倾斜反射块和竖直反射块，所述激光位移计并排固定设置在所述锤头下落至试件冲击加载的位置一侧，并分别与倾斜反射块和竖直反射块的反射面位置对应。

2.根据权利要求1所述的一种落锤试验机位移测量装置，其特征在于：所述落锤试验机的锤头上方的中轴线位置设有底座，所述倾斜反射块和竖直反射块并排设置在所述底座上。

3.根据权利要求2所述的一种落锤试验机位移测量装置，其特征在于：所述底座与锤头之间通过底座固定螺钉固定。

4.根据权利要求3所述的一种落锤试验机位移测量装置，其特征在于：所述底座上设有竖直的背板，所述倾斜反射块和竖直反射块通过反射块固定螺钉固定设置在所述背板上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种落锤试验机位移测量装置，其特征在于：所述倾斜反射块为不锈钢材质的楔形块，其反射面为倾斜面。

6.根据权利要求5所述的一种落锤试验机位移测量装置，其特征在于：所述竖直反射块为不锈钢材质长方体，其反射面为其中一个竖直侧面。

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