CN210426419U

CN210426419U - 一种应变测量装置

Info

Publication number: CN210426419U
Application number: CN201921135432.8U
Authority: CN
Inventors: 王金鑫
Original assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2029-07-18

Abstract

本实用新型公开了一种应变测量装置，包括全桥模块、连接器和与连接器连接的数据采集装置；所述全桥模块包括依次串联的第一电阻、第二电阻、第一应变片和第二应变片，所述第一电阻与第二应变片连接；所述第一电阻与第一应变片之间预留第三接线口，所述第二电阻与第二应变片之间预留第四接线口，所述连接器同时连接第三接线口和第四接线口；所述第一电阻和所述第二电阻之间预留第一接线口，所述第一应变片和所述第二应变片之间预留第二接线口，所述连接器同时连接所述第一接线口和第二接线口。本实用新型的应变测量装置能够高精度观测结构特征点位置微小应变的过程，且具备应对碰撞试验的抗高强度动态冲击的性能。

Description

一种应变测量装置

技术领域

本实用新型涉及车辆碰撞检测技术领域，特别是涉及一种应变测量装置。

背景技术

汽车碰撞试验是汽车设计生产中的重要环节。在汽车进行正面碰撞试验时，车身的变形主要发生在发动机舱，发动机舱内的吸能构件主要为前纵梁和上边梁，这些结构通过轴向的压溃与弯曲变形来吸收碰撞的能量。目前，监测汽车碰撞试验结构变形的手段主要是通过在如纵梁前、纵梁中、纵梁后等部分特征位置布置加速度传感器，通过采集的实际加速度数据作为参数校核仿真模型，再通过仿真模型计算部分特征位置应变情况，但是由于加速度冲击响应的不稳定性，致使加速度的数据不稳定，采用该数据计算的参数的精度也比较差，在采用该数据校核仿真模型的时候并不能够得到精确的仿真数据，仿真数据参考性价值低。

现有技术有采用三坐标测量机打点测量的办法来测量试验前后特征点的坐标来计算碰撞试验的数据，但是这种办法只能用于静态测量试验前后特征点坐标的变化，无法检测特征点位置应变的整个过程；也有采用拉线式位移传感器测量碰撞试验的数据，但是采用拉线式位移传感器只能测量大变形位移变化量，不能检测微小应变的变化量以及测量抗高强度动态冲击试验的应变量，测量精度低。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种应变测量装置，采用本申请的应变测量装置能够高精度观测结构特征点位置微小应变的过程，且具备应对碰撞试验的抗高强度动态冲击的性能。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种应变测量装置，包括全桥模块、连接器和与连接器电连接的数据采集装置；

所述全桥模块包括首尾依次电连接的第一电阻、第二电阻、第一应变片和第二应变片；

所述第一电阻和所述第二电阻之间预留第一接线口，所述第一应变片和所述第二应变片之间预留第二接线口，所述连接器同时连接所述第一接线口和第二接线口；

所述第一电阻与第一应变片之间预留第三接线口，所述第二电阻与第二应变片之间预留第四接线口，所述连接器同时连接第三接线口和第四接线口。

作为优选方案，所述第一应变片与所述第二应变片均粘贴于目标位置，所述第一应变片的延伸方向与第二应变片的延伸方向相互垂直。

作为优选方案，所述数据采集装置包括依次电连接的放大器、滤波器、模数转换器和存储模块。

作为优选方案，所述数据采集装置还连接有处理器，所述数据采集装置还包括数据传输模块，所述数据传输模块用于将数据采集装置采集的电信号传输至处理器。

作为优选方案，所述连接器为雷莫连接器。

作为优选方案，所述第一接线口与雷莫连接器的第六针脚相连，所述第六针脚为负极信号输入端；所述第二接线口与雷莫连接器的第三针脚相连，所述第三针脚为正极信号输入端；所述第三接线口与雷莫连接器的第四针脚相连，所述第四针脚为正极激励压力输入端；所述第四接线口与雷莫连接器的第五针脚相连，所述第四接线口为负极激励压力输入端。

作为优选方案，数据采集装置提供的激励电压为E，全桥模块反馈的信号电压为e₀，目标应变量为ε₀，

其中，ν是材料的泊松系数，K_s是应变片的灵敏系数。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的应变测量装置由于采用了第一应变片、第二应变片、第一电阻和第二电阻形成全桥模块来测量全桥模块反馈的信号电压，利用全桥模块反应快、效率和精度均较高的特点能够测量出汽车碰撞试验时的精确的信号电压，能够高精度测量汽车碰撞试验时车身结构的目标处的微小应变，并通过数据采集装置来采集并精确计算出汽车碰撞试验的目标处的应变量，该应变量的竖直能够应用于监测结构变形、校核仿真模型等，提高汽车车身的仿真精度。

本实用新型的应变测量装置的应变片粘贴在汽车车身的目标位置，在汽车碰撞试验的过程中利用全桥模块收集信号电压，能够检测整个碰撞过程的信号电压，测量精度高；且结构简单、操作方便，制造以及使用方便，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的应变测量装置的全桥模块的结构示意图；

图2为本实用新型的应变测量装置的第一应变片和第二应变片的安装的结构示意图；

图3为本实用新型的应变测量装置的连接结构示意图。

图中，1、第一电阻；2、第二电阻；3、第一应变片；4、第二应变片；5、雷莫连接器；7、补桥模块；11、第一接线口；22、第二接线口；33、第三接线口；44、第四接线口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

本实用新型的应变测量装置的优选实施例，如图1所示，包括全桥模块，该全桥模块包括通过导线依次串联的第一电阻1、第二电阻 2、第一应变片3和第二应变片4，且第一电阻1与第二应变片4通过导线连接，形成闭合的全桥模块，全桥模块的控制简单、反馈和控制效率较高，能够快速的反馈微小的信号变化。全桥模块与连接器5 连接，连接器5与数据采集装置连接，数据采集装置提供的激励电压通过连接器传输到全桥模块内，同时全桥模块在受到汽车碰撞之后反馈的信号电压也通过连接器传输到数据采集装置，以用于计算目标应变量，以实现数据采集装置对全桥模块的激励电压的供应及全桥模块对数据采集装置应变电压的反馈。

其中，如图1所示，本申请中的第一电阻1与第二电阻2相同，即第一电阻1与第二电阻2的参数相同，均为R，第一应变片3为 R_g1，第二应变片为R_g2，第一电阻1、第二电阻2、第一应变片 3、第二应变片4依次串联连接。

如图1和图3所示，在本申请中，串联的第一电阻1和第二电阻 2为补桥模块7。其中，本申请的连接器为雷莫连接器5，雷莫连接器5的针脚设置中，雷莫连接器5的第三针脚为正极信号输入端、第四针脚为正极激励压力输入端、第五针脚为负极激励压力输入端、第六针脚为负极信号输入端；雷莫连接器5的第四针脚通过导线同时连接第一应变片3、第二应变片4和补桥模块7，雷莫连接器5的第五针脚通过导线同时连接第一应变片3、第二应变片4和补桥模块7，用于为补桥模块7和第一应变片3以及第二应变片4提供激励电压；雷莫连接器5的第六针脚通过导线与补桥模块7连接，雷莫连接器5 的第三针脚通过导线同时连接第一应变片3和第二应变片4，用以补桥模块7和第一应变片3以及第二应变片4的反馈的信号电压通过雷莫连接器5传输至数据采集装置。

其中，补桥模块7、第一应变片3和第二应变片4与雷莫连接器 5的连接为：如图1所示，由于补桥模块7包括串联的第一电阻1和第二电阻2，具体的，第一电阻1和第二电阻2之间预留第一接线口 11，第一应变片3和第二应变片4之间预留第二接线口22，第一电阻1与第一应变片3之间预留第三接线口33，第二电阻2与第二应变片4之间预留第四接线口44；具体的，全桥模块与雷莫连接器的连接为：雷莫连接器同时连接第三接线口33和第四接线口44，即第三接线口33与第四针脚通过导线相连，第四接线口44通过导线与第五针脚相连，通过连接器为全桥电路提供激励电压；雷莫连接器5同时连接第一接线口11和第二接线口22，即第一接线口11与第六针脚相连，第二接线口22与第三针脚相连，用以将全桥模块的反馈的信号电压传输至数据采集装置，便于计算目标应变量。

其中，本申请中的激励电压为E，信号电压为e₀，目标应变量为ε₀，由上述的应变测量装置计算目标应变量为：

并换算公式为：

其中，ν是材料的泊松系数，K_s是应变片的灵敏系数，由此可计算出目标点的应变量，由于采用了第一应变片3、第二应变片4、第一电阻1和第二电阻2形成全桥模块来测量全桥模块反馈的信号电压，利用全桥模块反应快、效率和精度均较高的特点能够测量出汽车碰撞试验时的精确的信号电压，利用上述的计算公式便可精确测量出汽车碰撞试验的目标处的应变量。

其中，第一应变片3与所述第二应变片4均粘贴于车身待测位置处，即位于进行汽车碰撞试验时车身的变形位置，具体的粘贴如图2 所示，第一应变片3与第二应变片4的延伸方向相互垂直，这样利用上述的公式计算车身测量位置的目标应变量时，第一应变片3的目标应变量为ε₀，第二应变片4的目标应变量为-vε₀。这样，第一应变片3和第二应变片4位置能够将汽车车身特征点的不同方向的应变量转化为单方向的应变量，实现汽车碰撞试验车身结构特征点单方向微小应变的高精度测量。

本实用新型中，数据采集装置包括依次电连接的放大器、滤波器、模数转换器和存储模块；放大器用于将连接器传输的电信号放大，滤波器用于抗混叠滤波以确保模数转换器正确的将电信号数字化，模数转换器用于将读取的电信号转换为数字量对应的份数，且数据采集装置还包括为上述的放大器、滤波器、模数转换器和存储模块提供电能的电桥电源，以及数据传输模块，数据采集装置连接处理器，数据传输模块用于将数据采集装置采集的电信号传输至处理器，以便于处理器处理相应的电信号。

本实用新型的应变测量采集装置的工作原理：如图3所示，第一应变片3和第二应变片4粘贴在汽车车身的特征点上，首先数据采集设备通过雷莫连接器5为全桥模块提供稳定的5V激励电压输入，开始汽车碰撞试验，在汽车碰撞试验过程中第一应变片3和第二应变片 4受到碰撞力变形引起全桥模块内的第一电阻1和第二电阻2的电阻值产生相应的变化，这样引起全桥模块内的激励电压变化，反馈给雷莫连接器变化过的信号电压，然后数据采集装置接收上述变化过的信号电压并将微弱电压放大、滤波以及模数转换，最终进行存储和传输至控制器进行分析。控制器可以为移动终端或者电脑，利用分析软件还原数字量信号至汽车车身碰撞试验的曲线。

本实用新型的应变测量装置由于采用了第一应变片3、第二应变片4、第一电阻1和第二电阻2形成全桥模块来测量全桥模块反馈的信号电压，利用全桥模块反应快、效率和精度均较高的特点能够测量出汽车碰撞试验时的精确的信号电压，能够高精度测量汽车碰撞试验时车身结构的目标处的微小应变，并通过数据采集装置来采集并精确计算出汽车碰撞试验的目标处的应变量，该应变量应用于监测结构变形、校核仿真模型能够提高汽车车身的仿真精度。将第一应变片3和第二应变片4粘贴在汽车车身的目标位置，在汽车碰撞试验的过程中利用全桥模块收集信号电压，能够检测整个碰撞过程的信号电压，测量精度高；且结构简单、操作方便，制造以及使用方便，成本低。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种应变测量装置，其特征在于，包括全桥模块、连接器和与连接器电连接的数据采集装置；

2.如权利要求1所述的应变测量装置，其特征在于，所述第一应变片与所述第二应变片均粘贴于目标位置，所述第一应变片的延伸方向与第二应变片的延伸方向相互垂直。

3.如权利要求1或2所述的应变测量装置，其特征在于，所述数据采集装置包括依次电连接的放大器、滤波器、模数转换器和存储模块。

4.如权利要求3所述的应变测量装置，其特征在于，所述数据采集装置还连接有处理器，所述数据采集装置还包括数据传输模块，所述数据传输模块用于将数据采集装置采集的电信号传输至处理器。

5.如权利要求1所述的应变测量装置，其特征在于，所述连接器为雷莫连接器。

6.如权利要求5所述的应变测量装置，其特征在于，所述第一接线口与雷莫连接器的第六针脚相连，所述第六针脚为负极信号输入端；所述第二接线口与雷莫连接器的第三针脚相连，所述第三针脚为正极信号输入端；所述第三接线口与雷莫连接器的第四针脚相连，所述第四针脚为正极激励压力输入端；所述第四接线口与雷莫连接器的第五针脚相连，所述第四接线口为负极激励压力输入端。

7.如权利要求1所述的应变测量装置，其特征在于，数据采集装置提供的激励电压为E，全桥模块反馈的信号电压为e₀，目标应变量为ε₀，

其中，ν是材料的泊松系数，K_s是应变片的灵敏系数。