CN211317204U

CN211317204U - 一种位移测量设备

Info

Publication number: CN211317204U
Application number: CN201921580437.1U
Authority: CN
Inventors: 时磊; 杜志良; 李乐生; 黎程; 王军龙; 刘晨; 黄鑫; 宋军
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2029-09-20

Abstract

本实用新型公开了一种位移测量设备，包括：弹性金属薄片，所述弹性金属薄片的测量端开设有圆孔；应变片组，所述应变片组设置在所述弹性金属薄片固定端的根部；螺杆，所述螺杆的一端穿过所述圆孔，并通过位于所述弹性金属薄片上表面和下表面的两个螺母固定。本实用新型通过利用应变片的微应变与位移之间的关系，将实际测量的微应变量转换为被测对象的位移变化量。由于本实用新型提出的位移测量设备相对传统的拉线式位移传感器，具有体积和质量小、结构简单、易于安装、成本低的优点，可以很好的适用于汽车及工程机械狭小空间的位移测量，为汽车动力总成悬置的设计和优化提供试验数据支持。

Description

一种位移测量设备

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体涉及一种位移测量设备。

背景技术

现有在测量车辆的动力总成悬置装置位移时，因采用拉线式位移传感器的尺寸较大，而动力总成悬置的空间狭小，使得传感器安装非常困难，导致试验准备时间较长，且不能保证测量出的动力总成悬置三个方向位移的真实性。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种位移测量设备，该目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型的第一方面提出了一种位移测量设备，包括：

弹性金属薄片，所述弹性金属薄片的测量端开设有圆孔；

应变片组，所述应变片组设置在所述弹性金属薄片固定端的根部；

螺杆，所述螺杆的一端穿过所述圆孔，并通过位于所述弹性金属薄片上表面和下表面的两个螺母固定。。

本实用新型提供的位移测量设备通过利用应变片的微应变与位移之间的关系，将实际测量的微应变量转换为被测对象的位移变化量，即可实现被测对象的位移测量。由于本实用新型提出的位移测量设备相对传统的拉线式位移传感器，具有体积和质量小、结构简单、易于安装、成本低的优点，可以很好的适用于汽车及工程机械狭小空间的位移测量，为汽车动力总成悬置的设计和优化提供试验数据支持。

另外，根据本实用新型提供的上述位移测量设备，还可具备以下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述弹性金属薄片为长方形薄片，所述应变片组粘贴在所述弹性金属薄片的表面上。

在本实用新型的一些实施例中，所述应变片组包括主应变片和补偿应变片，所述主应变片与所述补偿应变片电连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述主应变片与所述补偿应变片呈十字粘贴在所述弹性金属薄片的表面上。

在本实用新型的一些实施例中，所述主应变片与所述补偿应变片组成半桥电路。

在本实用新型的一些实施例中，位移测量设备还包括：数据采集器，所述数据采集器分别与所述主应变片、所述补偿应变片连接；所述数据采集器，用于采集所述应变片组的微应变量，并根据所述微应变量确定被测对象的位移。

在本实用新型的一些实施例中，所述螺杆的另一端用于与被测对象上的夹具连接，所述弹性金属薄片的固定端用于安装在被测对象上；其中，所述弹性金属薄片表面与所述被测对象的被测位移的方向垂直。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型根据一示例性实施例示出的一种位移测量设备的俯视图；

图2为本实用新型根据一示例性实施例示出的一种位移测量设备的侧视图；

图3为本实用新型根据一示例性实施例示出的一种半桥电路原理图；

图4为本实用新型根据一示例性实施例示出的一种标定曲线示意图；

附图中各标号表示如下：

1-弹性金属薄片、2-应变片组、21-主应变片、22-补偿应变片、 3-圆孔、4-螺杆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和 /或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

传统拉线式位移传感器因自身尺寸过大所造成的试验辅助夹具尺寸庞大(产生的试验样车附加质量大)，结构复杂、试验夹具加工、准备周期过长，无法做到不同车型之间试验夹具的通用,试验成本较高，也不能消除动力总成悬置其他运动对测量值的影响。给动力总成悬置刚度参数优化研究带来极大困扰，导致设计的动力总成悬置装置隔振效果不理想。

为改善整车的高频振动，进而提升整车的乘坐舒适性，需要通过试验手段获得动力总成悬置装置在X方向、Y方向和Z方向的最大位移。本实用新型从解决实际工程问题出发，利用应变片设计了一种位移测量设备，代替传统拉线式位移传感器测量位移。

图1为本实用新型根据一示例性实施例示出的一种位移测量设备的俯视图，图2为图1的侧视图。如图1和图2所示，根据本实用新型的实施方式提出了一种位移测量设备，包括弹性金属薄片1、应变片组2、圆孔3以及螺杆4，圆孔3位于弹性金属薄片1的测量端，应变片组2设置在弹性金属薄片1的固定端根部，螺杆4的一端穿过圆孔3，并通过位于弹性金属薄片1上表面和下表面的两个螺母固定。

其中，螺杆4为细螺杆，圆孔3的直径与螺杆4的直径相适应，螺杆4的一端设有螺纹，设有螺纹一端穿过圆孔3后，通过螺母安装在弹性金属薄片1上。

本实用新型提供的位移测量设备，通过利用应变片的微应变与位移之间的关系，将实际测量的微应变量转换为被测对象的位移变化量，即可实现被测对象的位移测量。由于本实用新型提出的位移测量设备相对传统的拉线式位移传感器，具有体积和质量小、结构简单、易于安装、成本低的优点，可以很好的适用于汽车及工程机械狭小空间的位移测量，为汽车动力总成悬置的设计和优化提供试验数据支持。

再如图1和图2所示，弹性金属薄片1为长方形薄片，应变片组 2粘贴在所述弹性金属薄片1的表面上。

当弹性金属薄片1的测量端因受力弯曲变形时，应变片组2有微应变量输出，进而利用微应变量与位移的关系得到位移变化量。

示例性的，弹性金属薄片1的大小可以依据汽车的动力总成悬置装置所处的空间大小进行加工，例如其宽度W可以为15毫米，厚度 H可以为0.5毫米，长度可以根据实际使用需求设置。

进一步地，应变片组2可以包括主应变片21和补偿应变片22，主应变片21与补偿应变片22电连接。

再进一步地，主应变片21与补偿应变片22呈十字粘贴在弹性金属薄片1的表面上。

本实施例中，通过主应变片21与补偿应变片22组成半桥电路，以消除温度及其他方向的扭矩对位移测量的影响，可提高位移测量设备的测量精度。

如图3所示，为两个应变片组成的半桥电路原理图，R₁表示主应变片21，R₂表示补偿应变片22，当弹性金属薄片1的测量端因受力弯曲变形时，应变片组2的微应变量计算公式如下：

其中，E表示弹性金属薄片的弹性模量，为常量；△R1表示弹性金属薄片1受力时主应变片的电阻变化量；△R2表示弹性金属薄片1受力时补偿应变片的电阻变化量；R₁表示弹性金属薄片1不受力时主应变片的电阻；R₂表示弹性金属薄片1不受力时补偿应变片的电阻。

在本实用新型的一些实施例中，位移测量设备还包括数据采集器，该数据采集器分别与主应变片21、补偿应变片22连接；该数据采集器用于采集应变片组2的微应变量，并根据所述微应变量确定被测对象的位移。

其中，采集应变片组2的微应变量计算原理如上述公式(1)所示。

需要说明的是，本实用新型的位移测量设备只适用小位移的测量，在微应变与位移之间的线性关系内适用。因此，在使用位移测量设备测量位移前，需要对位移测量设备所使用的线性关系进行标定。

下面详细介绍线性关系的标定流程：

根据位移测量设备在实车上的安装方式，将弹性金属薄片的固定端安装在固定机构上，根据实践经验获得的试验车辆发动机工作时动力总成悬置装置可能出现的最大位移，标定出5个点。

针对每个标定位移，在弹性金属薄片的测量端，通过将弹性金属薄片上表面的螺母向下拧该标定位移的距离(使用高度尺测量螺母向下拧的距离)，使得弹性金属薄片受力，由数据采集器采集该标定位移条件下的微应变量。如图4所示，为由5个标定点绘制的标定曲线，根据该标定曲线可以获得微应变与位移之间的线性关系式。

另外，通过将传统拉线式位移传感器和本实用新型的位移测量设备置于五种不同的测量条件下，得出五组测量对比值，如表1所示，由表1可见，二者的位移误差最大不超过0.27％，该误差可忽略不计，因此，本实用新型的位移测量设备完全适用于动力总成悬置装置的位移测量。

表1

在一实施例中，弹性金属薄片1表面与被测对象的被测位移的方向垂直，螺杆4的另一端用于与被测对象上的夹具连接，弹性金属薄片1的固定端用于安装在被测对象的支架上，从而使得位移测量设备形成一悬臂梁结构。

以被测对象为动力总成悬置装置为例，每测量一个方向的位移，需要重新安装一次位移测量设备，当测量X方向的位移时，要保证弹性金属薄片1表面与X方向垂直；当测量Y方向的位移时，要保证弹性金属薄片1表面与Y方向垂直；当测量Z方向的位移时，要保证弹性金属薄片1表面与Z方向垂直。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种位移测量设备，其特征在于，包括：

弹性金属薄片，所述弹性金属薄片的测量端开设有圆孔；

螺杆，所述螺杆的一端穿过所述圆孔，并通过位于所述弹性金属薄片上表面和下表面的两个螺母固定。

2.根据权利要求1所述的位移测量设备，其特征在于，所述弹性金属薄片为长方形薄片，所述应变片组粘贴在所述弹性金属薄片的表面上。

3.根据权利要求2所述的位移测量设备，其特征在于，所述应变片组包括主应变片和补偿应变片，所述主应变片与所述补偿应变片电连接。

4.根据权利要求3所述的位移测量设备，其特征在于，所述主应变片与所述补偿应变片呈十字粘贴在所述弹性金属薄片的表面上。

5.根据权利要求3所述的位移测量设备，其特征在于，所述主应变片与所述补偿应变片组成半桥电路。

6.根据权利要求5所述的位移测量设备，其特征在于，还包括：

数据采集器，所述数据采集器分别与所述主应变片、所述补偿应变片连接；

所述数据采集器，用于采集所述应变片组的微应变量，并根据所述微应变量确定被测对象的位移。

7.根据权利要求1所述的位移测量设备，其特征在于，所述螺杆的另一端用于与被测对象上的夹具连接，所述弹性金属薄片的固定端用于安装在被测对象上；

其中，所述弹性金属薄片表面与所述被测对象的被测位移的方向垂直。