CN210570475U - 一种模拟管道弯曲变化测量的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟管道弯曲变化测量的实验装置，用于测量试件管材，包括管材约束机构、加载机构以及测量机构，所述的管材约束机构横向设置在加载机构的前端并与加载机构相连接，所述的测量机构安装在管材约束机构的上端，试件管材通过管材约束机构和加载机构固定连接并与测量机构接触连接。通过上述方式，本实用新型提供的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，用于同轴电缆电栅应变传感器在模拟管道上的测试与评价研究，结构简单，操作方便，自动化程度高，实现了对管状物体弯曲变化的高精度测量，误差小。

Description

一种模拟管道弯曲变化测量的实验装置

技术领域

本实用新型涉及实验装置的领域，尤其涉及一种模拟管道弯曲变化测量的实验装置。

背景技术

同轴电缆电栅应变传感器是根据光纤布拉格光栅的原理演变而来的一种新型传感器，与传统的光纤布拉格光栅传感器相比，其传输媒介为射频同轴电缆，依据同轴电缆中射频信号的传输特性来实现数据采集。

为更好地实现工程应用的目的，在使用前，需要将同轴电缆电栅应变传感器贴在管道的表面，然后通过模拟管道的弯曲变化从而来测量同轴电缆电栅应变传感器的应变。但是现有技术中，没有专门的实验装置来进行测试，需要通过多种仪器来进行测试，才能得到相关的实验数据，且操作比较繁琐，测量精度低，不适合推广使用。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种模拟管道弯曲变化测量的实验装置，用于同轴电缆电栅应变传感器在模拟管道上的测试与评价研究，结构简单，操作方便，自动化程度高，实现了对管状物体弯曲变化的高精度测量，误差小。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供了一种模拟管道弯曲变化测量的实验装置，用于测量试件管材，包括管材约束机构、加载机构以及测量机构，所述的管材约束机构横向设置在加载机构的前端并与加载机构相连接，所述的测量机构安装在管材约束机构的上端，试件管材通过管材约束机构和加载机构固定连接并与测量机构接触连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的管材约束机构包括基板、第一定位板、第二定位板、第一泵管管卡和第二泵管管卡，所述的第一定位板和第二定位板分别对称设置在基板上端的左右两边，所述的第一泵管管卡和第二泵管管卡分别设置在第一定位板和第二定位板的上。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的加载机构包括基座、千斤顶、滑轨底座、加载支架、第三定位板和第三泵管管卡，所述的千斤顶通过固定支座安装在基座上，所述的滑轨底座设置在基座上端并位于固定支座的前方，所述的加载支架通过滑轨活动设置在滑轨底座上，所述的千斤顶通过千斤顶拉伸杆与加载支架相连接，所述的第三泵管管卡通过第三定位板设置在加载支架的前端。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的滑轨的数量为两个，两个滑轨用螺丝固定在加载支架的底部。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的试件管材通过第一泵管管卡、第二泵管管卡和第三泵管管卡卡紧，且固定于基板上。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的测量机构包括光栅尺、光栅尺探针和光栅尺固定架，所述的光栅尺设置在光栅尺固定架的上端，所述的光栅尺探针安装在光栅尺上并延伸至光栅尺的前方，所述的光栅尺固定架固定于管材约束机构的基板上。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的光栅尺探针与第三泵管管卡位置处的试件管材接触在一起。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述的实验装置还包括同轴电缆电栅应变传感器，所述的同轴电缆电栅应变传感器按0、90、270度方向粘贴固定在试件管材的外表面。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，用于同轴电缆电栅应变传感器在模拟管道上的测试与评价研究，使被测试件管材发生弯曲变化，试件管材被拉伸或被压缩时产生的应力应变分别通过光栅尺测量和应变传感器扫描值进行对比验证，以此判定同轴电缆电栅应变传感器的测量精度和模拟实验管材三维弯曲变化的动态过程，具有结构简单，操作方便、自动化程度高等优点，实现了对管状物体弯曲变化的高精度测量，误差小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型模拟管道弯曲变化测量的实验装置的一较佳实施例的侧视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中管材约束机构的侧视图；

图4是图1中加载机构的侧视图；

图5是图4中滑轨与滑轨底座之间的连接结构图；

图6是图1中测量机构的立体结构示意图；

附图中的标记为：1、管材约束机构，2、加载机构，3、测量机构，11、基板，12、第一定位板，13、第二定位板，14、第一泵管管卡，15、第二泵管管卡，21、基座，22、千斤顶，23、滑轨底座，24、加载支架，25、第三定位板，26、第三泵管管卡，27、固定支座，28、滑轨，29、千斤顶拉伸杆，31、光栅尺，32、光栅尺探针，33、光栅尺固定架。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例包括：

一种模拟管道弯曲变化测量的实验装置，用于测量试件管材，包括管材约束机构1、加载机构2以及测量机构3，所述的管材约束机构1横向设置在加载机构2的前端并与加载机构2相连接，所述的测量机构3安装在管材约束机构1的上端，试件管材(图未视)通过管材约束机构1和加载机构2固定连接并与测量机构3接触连接。

如图2和图3所示，所述的管材约束机构1包括基板11、第一定位板12、第二定位板13、第一泵管管卡14和第二泵管管卡15，所述的第一定位板12和第二定位板13分别对称设置在基板11上端的左右两边，所述的第一泵管管卡14和第二泵管管卡15分别设置在第一定位板12和第二定位板13的上。

管材约束机构：用以固定试件管材两端使其相对位置确定。考虑到两端的固定约束需要较大载荷力并且不能破坏试件管材的本身，装夹方式采用泵管管卡装夹，通过定位板定位在基板上。

如图2和图4所示，所述的加载机构2包括基座21、千斤顶22、滑轨底座23、加载支架24、第三定位板25和第三泵管管卡26，所述的千斤顶22通过固定支座27安装在基座21上，所述的滑轨底座23设置在基座21上端并位于固定支座27的前方，所述的加载支架24通过滑轨28活动设置在滑轨底座23上，所述的千斤顶22通过千斤顶拉伸杆29与加载支架24相连接，所述的第三泵管管卡26通过第三定位板25设置在加载支架24的前端。

上述中，所述的滑轨28的数量为两个，两个滑轨28用螺丝固定在加载支架24的底部。本实施例中，所述的试件管材通过第一泵管管卡14、第二泵管管卡15和第三泵管管卡26卡紧，且固定于基板11上。其中，加载支架24一侧的第三泵管管卡26起三点一线定位作用。

滑轨底座23与基座21用螺丝固定好，整体放置在实验室地板上，两个滑轨28与加载支架23用螺丝固定好。如图5所述，将滑轨28沿滑轨底座23滑入，加载支架即安装完毕。

加载机构：向试件管材施加集中载荷使之发生弯曲变形。由于试件管材变形需要较大载荷力，基础加载设施采用液压千斤顶，通过滑轨和加载支架保持其始终向试件管材中心轴施力，加载支架一侧安装有泵管管卡；泵管管卡卡住试件管的中心位置，另一侧连接千斤顶拉伸杆，由千斤顶传力给试件管材，千斤顶用固定支座固定于基座上。

如图6所示，所述的测量机构3包括光栅尺31、光栅尺探针32和光栅尺固定架33，所述的光栅尺31设置在光栅尺固定架33的上端，所述的光栅尺探针32安装在光栅尺31上并延伸至光栅尺31的前方，所述的光栅尺固定架33固定于管材约束机构1的基板11上。

使用时，所述的光栅尺探针32与第三泵管管卡26位置处的试件管材接触在一起。

测量机构：试件管材被径向加载后，发生位移(向前推或向后拉)。发生的位移量采用光栅尺测量，光栅尺通过光栅尺固定架固定于管材约束机构的基座上。

进一步的，所述的实验装置还包括同轴电缆电栅应变传感器(图未视)，所述的同轴电缆电栅应变传感器按0、90、270度方向粘贴固定在试件管材的外表面。

实验装置的工作流程：

1、同轴电缆电栅应变传感器按0、90、270度方向粘贴固定在试件管材外表面，试件管材用第一泵管管卡14、第二泵管管卡15和第三泵管管卡26卡紧，固定于基板11上；

2、千斤顶拉伸杆29输出端用螺丝与加载支架24的一侧连接在一起，光栅尺31固定在光栅尺固定架33上，调整光栅尺探针32，使光栅尺探针32与第三泵管管卡26的位置处的试件管材接触在一起；

3、光栅尺31清零，打开上位机软件，设置好测试参数，上位机清零；

4、给千斤顶22加压，压力通过千斤顶拉伸杆29传递力给试件管材，试件管材受力向前弯曲，导致试件管材上的同轴电缆电栅应变传感器在测试标距内的长度发生变化，观察光栅尺31及上位机读数变化，并记录每次给千斤顶22施压的时间点及变化的数值；

5、观察试件管材发生弯曲变化过程通过上位机进行动态三维模拟图的情况。

说明：

光栅尺31测得的数值即同轴电缆电栅应变传感器标距内的长度变化量，这个数值根据应力应变公式转换为应变量，通常定义为理论计算值，同轴电缆电栅应变传感器的长度变化通过上位机仪器扫描值定义为测试值，通过对比理论计算值和测试值，确定同轴电缆电栅应变传感器的测量精度。

综上所述，本实用新型的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，用于同轴电缆电栅应变传感器在模拟管道上的测试与评价研究，使被测试件管材发生弯曲变化，试件管材被拉伸或被压缩时产生的应力应变分别通过光栅尺测量和应变传感器扫描值进行对比验证，以此判定同轴电缆电栅应变传感器的测量精度和模拟实验管材三维弯曲变化的动态过程，具有结构简单，操作方便、自动化程度高等优点，实现了对管状物体弯曲变化的高精度测量，误差小。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种模拟管道弯曲变化测量的实验装置，用于测量试件管材，其特征在于，包括管材约束机构、加载机构以及测量机构，所述的管材约束机构横向设置在加载机构的前端并与加载机构相连接，所述的测量机构安装在管材约束机构的上端，试件管材通过管材约束机构和加载机构固定连接并与测量机构接触连接。

2.根据权利要求1所述的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，其特征在于，所述的管材约束机构包括基板、第一定位板、第二定位板、第一泵管管卡和第二泵管管卡，所述的第一定位板和第二定位板分别对称设置在基板上端的左右两边，所述的第一泵管管卡和第二泵管管卡分别设置在第一定位板和第二定位板的上。

3.根据权利要求2所述的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，其特征在于，所述的加载机构包括基座、千斤顶、滑轨底座、加载支架、第三定位板和第三泵管管卡，所述的千斤顶通过固定支座安装在基座上，所述的滑轨底座设置在基座上端并位于固定支座的前方，所述的加载支架通过滑轨活动设置在滑轨底座上，所述的千斤顶通过千斤顶拉伸杆与加载支架相连接，所述的第三泵管管卡通过第三定位板设置在加载支架的前端。

4.根据权利要求3所述的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，其特征在于，所述的滑轨的数量为两个，两个滑轨用螺丝固定在加载支架的底部。

5.根据权利要求3所述的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，其特征在于，所述的试件管材通过第一泵管管卡、第二泵管管卡和第三泵管管卡卡紧，且固定于基板上。

6.根据权利要求5所述的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，其特征在于，所述的测量机构包括光栅尺、光栅尺探针和光栅尺固定架，所述的光栅尺设置在光栅尺固定架的上端，所述的光栅尺探针安装在光栅尺上并延伸至光栅尺的前方，所述的光栅尺固定架固定于管材约束机构的基板上。

7.根据权利要求6所述的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，其特征在于，所述的光栅尺探针与第三泵管管卡位置处的试件管材接触在一起。

8.根据权利要求7所述的模拟管道弯曲变化测量的实验装置，其特征在于，所述的实验装置还包括同轴电缆电栅应变传感器，所述的同轴电缆电栅应变传感器按0、90、270度方向粘贴固定在试件管材的外表面。

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