[实用新型]一种系留气球应力应变在线检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及软体材料应力应变检测技术领域，尤其是一种系留气球应力应变在线检测装置。

背景技术

系留气球应变测量是浮空器领域的研究新点，所以实时测量气球在各种条件下的受力情况，对球体受力分析有很重要的指导作用，同时能够提前预报气球系统的隐藏的不安全因素，对及时地排除潜在故障，保障气球的可靠性和安全性发挥重要作用。为评价系留气球在空中工作时的结构强度，需要对球皮材料薄壁结构实施应力实测。球皮材料是由纤维、树脂制成的复合材料，具有变形大、刚度低等特点。

应力测试一般在刚性材料中应用比较广泛，对于测量软性球皮应力应用较少，其缺陷在于：首先，由于测量件和被测件的应变灵敏系数的不匹配，将导致应变片改变球皮的物理系数，最终严重影响测量的准确性。其次，应变片的标定很难完成，球体处于何种状态下进行应变片的安装是一个研究难题，因为无论气球处于松弛或者充气状态，进行应变片的安装都会带来不确定测量偏差。总的来说，完成软体材料应变测量是一项复杂地工程，不仅需要后期的大量数据分析，且数据来源的可靠性起着极为重要的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种采用应变花和补偿片完成软体材料应力测试，能够实时、准确测量系留气球在工作时的受力情况的系留气球应力应变在线检测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种系留气球应力应变在线检测装置，包括多个与应力采集系统双向通讯的应变片，所述应变片由应变花和补偿片组成，应力采集系统通过RS422与球控计算机双向通讯，球控计算机通过球上交换机与球上无线网桥双向通讯，球上无线网桥与球下无线网桥之间无线通讯，球下无线网桥与球下交换机双向通讯，球下交换机与地面处理计算机双向通讯。

还包括球上供电电源，球上供电电源分别向应变片、应力采集系统、球控计算机、球上交换机和球上无线网桥供电。

还包括球下供电电源，球下供电电源分别向球下无线网桥、球下交换机供电。

所述应变片采用电阻式应变片，每个应力采集点采用三向直角应变花，三向直角应变花中的每个应变片阻值为120欧姆，灵敏系数为2.07。

所述球控计算机采用PC104+FPGA架构的处理计算机，所述地面处理计算机采用DELL Vostro 260计算机。

由上述技术方案可知，本实用新型的优点在于：第一，采用应变花和补偿片完成软体材料应力测试，能够实时、准确测量系留气球在工作时的受力情况；第二，一方面通过对采集的数据进行分析，指导球体结构设计和力学分析的合理性；第三，另一方面通过实时监测关键点的受力情况，提前预报气球系统隐藏的不安全因素，保障气球的可靠性和安全性。

附图说明

图1为本实用新型的装置结构框图。

具体实施方式

如图1所示，一种系留气球应力应变在线检测装置，包括多个与应力采集系统双向通讯的应变片，所述应变片由应变花和补偿片组成，应力采集系统通过RS422与球控计算机双向通讯，球控计算机通过球上交换机与球上无线网桥双向通讯，球上无线网桥与球下无线网桥之间无线通讯，球下无线网桥与球下交换机双向通讯，球下交换机与地面处理计算机双向通讯。还包括球上供电电源，球上供电电源分别向应变片、应力采集系统、球控计算机、球上交换机和球上无线网桥供电。还包括球下供电电源，球下供电电源分别向球下无线网桥、球下交换机供电。

如图1所示，所述应变片采用电阻式应变片，型号为ZJ.3-BHF，测量应变范围为±19999με；最高分辨率为1με。敏感元件直接检测被测物理量，转换元件将检测到的非电信号转换成电信号，便于传输和处理。每个应力采集点采用三向直角应变花，三向直角应变花中的每个应变片阻值为120欧姆，灵敏系数为2.07，实验中在与被测材料相同的钢板上布置了应变片以补偿温度变化造成的测量误差。所述球控计算机采用PC104+FPGA架构的处理计算机，所述地面处理计算机采用DELL Vostro 260计算机。所述应力采集系统的型号为DH3816，所述球上无线网桥的型号为SageIP900，所述球下无线网桥的型号为SageIP900，所述球上交换机的型号为ED6008-M-SC-T，所述球下交换机的型号为ED6008-M-SC-T，所述球上供电电源采用朝阳电源4NIC-Q480 24V20A B型，所述球下供电电源采用朝阳电源4NIC-Q480 24V20A B型。