[发明专利]一种细杆双向内力测量传感器及标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及力的无损检测领域，特别是一种适用于细杆内力检测的传感器及标定方法。 

背景技术

现代工程中需要使用大量的杆件构成设备的框架，这种结构具有稳固、质量轻便等优点，为了能够使设备的框架的受力均匀，达到最优的设计状态，需要对各种杆件所受的拉压力进行检测，用以确定杆件在设备中所受力值的大小。要准确地了解杆件在设备中实际的状态，需要选择适当的测量设备及测量方法。 

当今，在工程中所使用的杆件内力测量方法主要有（1）应变计法；（2）磁通法；（3）频率法。应变计法是将应变片粘贴在待测杆件上，该方法需要对每个杆件粘贴应变片，在大量杆件的测量中需要耗费大量的人力，并且会损害杆件的表面。磁通量法是一种无损检测方法，使用单个的检测设备即可完成大量杆件的检测，但是该方案在当今的技术条件下，难以达到较高的精确度。频率法能够有效的排除各种噪声的干扰，在大量程的杆件中，如：桥梁、建筑中使用率很高。但是频率法的测量精度会受杆件的弯曲度，杆件的长度等参数的影响。因此，有必要提供一种新的测量方法来满足工程中杆件的无损、高精度、操作简单以及通用的测量装置。 

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种细杆双向内里检测传感器及标定方法，解决现有技术中的各种杆件内力测量方法无法同时满足测量无损、精度高且稳定性高、通用度广的技术问题。 

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 

一种细杆双向内力测量传感器，包括两个相同的对称设置的夹板，两个夹板背对背固定在一起，两个夹板之间的距离可调，两个夹板之间留有缝隙；每个夹板的背面设有卡槽和凹槽，所述卡槽与凹槽在一条直线上，所述卡槽与细杆适配，所述细杆卡在卡槽内并从凹槽中穿过而不与凹槽接触；每个夹板的正面设有压力测量单元，所述压力测量单元的位置与卡槽相对；每个夹板上还设有拉压力测量单元，包括对准凹槽位置的拉压力测量孔和位于拉压力测量孔上下侧的两个缺口，上下两个缺口的开口相背，上下两个缺口及拉压力测量孔整体呈S型，在拉压力测量孔的垂直于卡槽和凹槽所在直线方向的内壁处设置有拉压力测量装置。 

本发明装置，通过卡槽将细杆卡住，同时细杆穿越凹槽而不接触，故整个装置只有 卡槽与细杆接触，并且两个夹板之间留有一定的缝隙，使得两个夹板之间形成一个类似于跷跷板结构，保证卡槽对应处的压力测量单元能够正常工作，可以测出细杆与夹板之间的压力，在随后的标定中，只有保证该压力恒定，才能保证标定的准确度。S形的拉压力测量单元是拉压力传感器常使用的结构，为一种经典的设计，这样的设计使得夹板在受到拉压力作用时，拉压力测量装置处受到最大的应力，从而完成拉压力的测量。 

进一步的，在本发明中，两个夹板上设有安装孔，安装孔内设有螺栓。通过螺栓固定，一方面可以调节松紧，使得每次夹紧细杆的压力相同，重复性好。 

进一步的，在本发明中，每个夹板上的拉压力测量装置有2个，分别设置于对称的两个内壁上，位于同一个夹板上的拉压力测量装置组成的应变电桥经放大电路放大后，由A/D转换电路转换成数字信号进而显示出拉压力测量装置上的测量电压。两个夹板上的两组拉压力测量装置形成互补的状态，即两个测量电压之间互为补偿，一个作为测力用，另一个作为补偿用，避免设置在单个夹板上的拉压力测量装置因安装误差、细杆弯曲等导致测量不准确。 

本装置的标定方法如下：利用夹板的卡槽将细杆卡住，调整螺栓松紧度，记录压力测量单元的力值F，然后按照以下步骤进行标定， 

步骤一、标定拉力：在细杆两端分别固定拉环，在拉环上穿装有拉绳，细杆的一端拉绳悬吊固定使得细杆及夹板均处于垂直状态，此时记录拉压力测量装置经放大、转换后输出的未施加拉力情况下的拉力零点电压；然后在处于下方的拉绳上依次悬吊砝码，并同时记录不同数量砝码对应的两个夹板上的拉压力测量装置测到的一组测量电压，直至达到电压表的满量程，完成一次拉力标定；此后，将两个夹板同时绕细杆的圆周依次顺序旋转60°，每旋转一次到位后再次拧紧螺栓使得压力测量单元的力值为F，然后均按照同样的方法完成一次拉力标定，直至前后总共完成6次拉力标定，得到6组测量电压值共12个电压值，将每组测量电压值的2个电压值分别减去拉力零点电压后相加，共得到6组补偿后的测量电压；