[发明专利]用于测量应变的工具和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量对象表面上的应变的装置，所述装置包括：

-载体，其设有中央部分和在中央部分两侧布置的两端部部分，

-应变元件，其连接到所述载体上并且设有应变传感器。

背景技术

EP1816432公开了一种设有载体和光学纤维的光学应变仪，其中，所述光学纤维具有应变传感器。所述载体具有沿着载体纵轴延伸的中央部分。在中央部分的两侧具有用于附加到对象表面的附接表面的附接元件，要对对象表面上的应变进行测量。所述光学纤维布置成平行于附接元件之间的载体的纵轴。所述光学纤维的应变传感器安置于中央部分的位置。通过将光传输穿过光学纤维并且用应变传感器测量反射光的波长，能够确定光学纤维的应变。载体的附接表面固定地连接到测量对象的表面，例如通过粘结或者点焊。

WO97/15805描述了一种基于光学纤维工作的应变仪。多个支撑脚附接到基板，所述基板又能够被附接到待测量表面。光学纤维缠绕在支撑脚上多圈，并且牢固地支持在支持器上。所述基板必须装配到待测量的表面以便使得基板记录待测量表面的应变。具有光学纤维的支持器则被放置到支撑脚上面并且用力地向下压。

应变仪是相对容易受损并且是易受故障影响的。在实践中，应变仪必须定期修理或者更换。由于应变仪固定地连接到对象的表面，所以伴随着所述应变仪的修理或更换，应变仪需要进行大量的质量控制程序和重新校准。由于应变传感器的脆性和测量信号所需要的精度与可靠性，所述应变仪的修理或更换只能由具有专业技术知识的工作人员进行。如果应变仪正用于风力涡轮机中，还必须在特定风力条件下进行校准。应变仪的修理和更换因而是费力的和费时的，并且因而应变仪的维护成本相对较高。

而且，风力涡轮机所使用的技术取决于精确的载荷测量，例如载荷-减小测量和所谓条件-监视技术。在这些情况下，能够得到可靠的应变测量值并且在发生故障时能够快速且方便地更换应变仪是重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于测量对象表面上的应变的改进装置。

根据本发明，这个目的通过一种如下的用于测量对象表面应变的装置实现，所述装置包括载体，所述载体设有中央部分和在中央部分两侧布置的两端部部分；应变元件，所述应变元件连接到所述载体并且设有应变传感器；以及两个支撑脚，所述两个支撑脚能够以一距离间隔直接附接到对象的表面，所述载体的端部部分在每种情况下都可拆卸地连接到一个支撑脚。

在装配过程中，首先，所述支撑脚以预定的距离间隔附接到其应变待测的对象的表面上。在对象中的应变由所述支撑脚的位置之间的对象表面的长度变化确定。因为所述支撑脚直接装配到表面上，所以能够进行非常直接且精确的测量。承载具有应变传感器的应变元件的载体事先被校准。在所述支撑脚相对于彼此精确地定位在对象表面上后，预先校准的载体利用可拆卸的连接附接到所述支撑脚上。当第一次装配所述载体时，由于所述支撑脚位置的可能偏差，通常还需要校准所述预先校准的载体。该偏差可能是由于在将支撑脚附接到所述表面过程中对象中的预应力而引起的。随后，所述载体能够用于测量对象表面上的应变。现在，当所述应变传感器变得有缺陷时，包括具有应变元件和应变传感器的载体的整个单元经由可拆卸的连接用新的预先校准的载体更换。由于所述支撑脚在对象的相同位置中附接到表面上并且准确地知道所述支撑脚的位置，所述新的载体不必针对所述支撑脚的位置偏差而再次校准。在存在缺陷的情况下，用于测量应变的装置的修理因此能够容易且快速地进行。另外，所述修理能够由定期维护工作人员进行。

在一个实施例中，所述载体具有由支撑脚之间的直线确定的纵轴，并且所述应变元件在两个附接位置附接到载体上以便形成大致平行于所述纵轴延伸的自由部分，并且所述自由部分设有应变传感器。所述应变元件的自由部分在位于纵轴方向上以一距离间隔安置的两个附接位置之间自由地或松弛地延伸。所述自由部分例如部分地或完全地在所述载体的中央部分上方延伸。

在这种情况下，一方面，所述支撑脚之间的距离和另一方面，所述载体的附接位置之间的距离的比率可能在1到2的范围内。这个比率越大，应变测量的灵敏性越佳，即相同的应变导致更大的测量结果。然而，所述载体还可设计成，一方面，所述支撑脚之间的距离和另一方面，所述载体的附接位置之间的距离的比率小于1。这可引起应变传感器中的应变减小，对其使用寿命是有利的。