[实用新型]用于标定机械形变量的高精度微位移量检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械微位移检测装置及其测量方法，特别是涉及一种用于为特种微位移传感器标定机械微形变量的高精度微位移量检测装置及其测量方法。

背景技术

标定机械形变量的专门检测装置，到目前为止，还未有专门的技术标准和产品。

1、应用及性能

对该高精度微位移量检测装置设计实用新型的目的是为了给专用微位移传感器的一个重要技术参数：灵敏度的机械输入位移量提供一种标定机械应力形变量的标定装置及其测量方法。

2、测量机械位移量的传统方法是“应力位移量”检测法

传统的电阻应变片式“应力形变位移量”检测方法是一种利用电阻应变片传感器粘贴在具有标准截面积和标准应力长度基准金属体上，是专门用来测量钢体在受到弹性应力时所发生应变位移量的方法及装置。由于被检测物体受到外力的作用，将产生相应的形变，“应力形变位移量”检测装置就可以间接地测量出外力作用在钢构弹性应力的大小。

传统的“电阻应变片式应力形变微位移量检测装置”的测量原理为：这种方法的重要部分是接受(拉伸)标准应力模块，这个接受(拉伸)标准应力模块是由一个基准测量组件和一个被检测组件所组成，被检测组件是检测的目标，基准测量组件是检测参考的基准。采用基准测量组件的金属衬底与被检测组件的金属衬底平行并接的安装方法，固定在一个可以产生(拉伸)标准应力基座的上面，这个标准的(拉伸)应力。其中基准测量组件部分的功能：在标准单位截面积和长度的基准金属体衬底上面安装上电阻应变片式应力传感器以及相应的电路，由于安装在基准测量部分金属衬底的(拉伸)杨氏模量的条件已知，当被检测物体部分的金属衬底受到1/2(拉伸)标准外力的作用的同时，基准部分金属衬底也受到1/2(拉伸)标准外力的作用，其中被检测机械金属衬底的单位截面积和单位长度的应力必将导致机械金属衬底发生相应的伸缩形变量。上面的应变片电阻导体的电阻率一定时，其电阻值与电阻导体的长度成正比，与截面积成反比，由于该电阻应变传感器用一定的电路形式连接后，被牢固紧密地粘贴在基准金属衬底的测量表面。在(拉伸)标准外力的作用下，这个被牢固紧密粘贴的电阻应变传感器随着1/2(拉伸)标准外力的作用大小，也会发生相应的微机械几何形变，或拉长变细，或短缩变粗，在外电路的配合下，产生相应模拟变化的电压输出。根据(拉伸)杨氏模量对应的电阻应变片式应力传感器输出电压的物理关系，就可以间接地测量出，其被检测物体金属衬底在(拉伸)标准外力的作用下，其弹性应力形变位移量的大小。

传统装置从它的诞生到现在的发展，已有近三十多年的历史，在理想的环境条件下，基准部分呈现出良好的输出的外特性，因而应变片型基准部分在一些领域中被应用。由于基准部分是由应变片型传感器材料采用的是半导体材料，其基本物理特性，弱点如下：

●基准测量组件部分的电阻应变片式传感器的核心部分为半导体的硅合成材料所制，对其温度有较高的灵敏度，因此不适合在温度变化跨度较大的场合使用。

●基准测量组件部分的电阻应变片传感器为半导体材料合成所制，其机械伸缩寿命是很有限的，在连续动态的工况下工作寿命不大与半年，精度变化较大。即使基准部分与被检测部分的所使用的金属材料批号相同，也会导致测量结果精度的不高。

●由于基准测量组件部分与被检测组件部分的所使用的金属衬底材料批号的差距，导致材料实际的(拉伸)杨氏模量的不同，所由装置产生的应力，导致基准部分与被检测部分的形变量将发生无法规避的误差，这种误差在系统处理上面也是比较麻烦的，导致测试数据的可靠性偏弱。

●基准测量组件部分与被检测组件部分所使用的金属体都对系统应力产生分力的影响，导致系统应力的加大，又导致加大的应力对系统机械的影响，导致其系统机械应变相应的形变量也将发生无法规避的误差，其测量精度性下降。

发明内容

本实用新型由于没有基准测量组件部分的金属衬底对装置系统机械应力的阻尼，以及无分力的影响，使得系统机械产生的绝对微位移就可以直接被标定，从而大大的提高了对机械绝对微位移量标定的精度。

实用新型目的是这样实现的：高精度微位移量检测装置是由电气分析部分和机械分析部分所组成。