[发明专利]一种束纤维压缩微应变的测量机构及用途

权利要求书

1.一种束纤维压缩微应变的测量机构，其特征在于：包括用于夹持或松开束纤维的夹持机构(1)，夹持机构(1)的两个夹头分别设置于固定的受力架(2)和可移动的移动架(5)上，测力机构(3)连接受力架(2)，压缩机构(6)连接移动架(5)，还包括用于测量受力架(2)上的所述夹头的微应变的微测量机构(4)，和用于数据采集与控制机构运行的测量控制系统；

所述受力架(2)包括简支梁(21)，简支梁(21)中下部穿设支点轴(22)，平衡杆(23)固接在简支梁(21)上，平衡重锤(24)设于平衡杆(23)上且可在平衡杆(23)上作水平移动调节简支梁(21)随遇平稳；简支梁(21)底部设有用于与测力机构(3)相连的固定孔(25)；

支点轴(22)和简支梁(21)组成杠杆将束纤维的压缩力放大后传递到测力机构(3)，束纤维的受力使简支梁(21)上端受力传递到底端的固定孔(25)处受力，通过测力机构(3)进行测量；

所述移动架(5)包括右支架(51)，右支架(51)底部设有可螺旋穿入压缩机构(6)的移动螺孔(52)；

所述夹持机构(1)包括固定嵌装在简支梁(21)上的左夹头(11)、固定嵌装在右支架(51)上的右夹头(12)、用于控制左夹头(11)开启与关闭的左气缸(14)、用于控制右夹头(12)开启与关闭的右气缸(15)，左夹头(11)与右夹头(12)相对设置，左气缸(14)通过左气缸架(13)安装在简支梁(21)上，右气缸(15)通过右气缸架(16)安装在右支架(51)上；

所述左夹头(11)和右夹头(12)都是由上夹块和下夹块组成，下夹块固定，上夹块可在对应的气缸的控制下上下移动来实现松开和夹紧束纤维的目的；左气缸(14)和右气缸(15)均与测量控制系统(7)相连；

所述测力机构(3)包括力传感器(31)，连接螺钉(32)一端通过固定螺母(34)与力传感器(31)连接，连接螺钉(32)另一端插入简支梁(21)底部的固定孔(25)并通过支梁固定螺母(33)固定；力传感器(31)的输出端与测量控制系统(7)相连；

所述微测量机构(4)包括用于发射单束激光的激光笔(41)、安装在左夹头(11)的上夹块上用于反射激光的反射镜(42)、用于接收激光的感光杆(43)；

激光笔(41)发射单束激光至反射镜(42)，反射镜(42)反射所述激光至感光杆(43)；感光杆(43)由半导体材料制成，能把光线转变成电荷信号，并发生至测量控制系统(7)；则有

Δl＝Δh×cosθ (5)

其中，Δl为左夹头(11)的微位移量；Δh为反射光前进的距离；θ为激光笔(41)发射激光的入射角度；

且有，

Δh＝Δx×cosθ (6)

其中，Δx为激光反射后在感光杆(43)上移动的距离；

则，公式(5)和公式(6)联立得：

Δl＝Δx×cos²θ (7)

由于cos²θ1，故微测量机构(4)实现了将左夹头(11)的微位移放大的目的；

所述压缩机构(6)包括用于推动移动架(5)压缩或复位的移动螺杆(61)，和用于驱动移动螺杆(61)反转压缩或复位的步进电机(62)，移动螺杆(61)螺旋穿入右支架(51)底部的移动螺孔(52)内，移动螺杆(61)连接步进电机(62)，步进电机(62)控制端与测量控制系统(7)相连；

所述测量控制系统(7)包括用于控制气缸运动的气缸控制单元(71)、用于力采集与分析的力信号采集单元(72)、用于采集电荷信号并将电荷信号转变为数字信号的模数转换单元(73)、用于控制步进电机(62)运动的平移控制单元(74)和计算机(75)组成；气缸控制单元(71)连接左气缸(14)、右气缸(15)，力信号采集单元(72)连接力传感器(31)，模数转换单元(73)连接感光杆(43)，平移控制单元(74)连接步进电机(62)，计算机(75)连接气缸控制单元(71)、力信号采集单元(72)、模数转换单元(73)、平移控制单元(74)。