[发明专利]一种应用于应变标定装置的位移加载系统

说明书

本发明公开了一种应用于应变标定装置的位移加载系统，该系统包括应变装配单元、位移加载单元和位移控制单元，其中应变装配单元包括支持筒、标定梁、梁固定件和梁对中件，位移加载单元包括加载杆、传动机构、高精度步进电机和动密封件，位移控制单元包括激光位移传感器、变送器、控制器和上位机。该系统设计的梁固定件和梁对中件，确保了标定梁安装的垂直对中精度，设计的动密封件可实现在高温高压下的位移加载，采用的高精度步进电机进行位移加载以及激光位移传感器实时测量和反馈控制，可实现高温高压工况下标定装置的位移精确加载。

技术领域

本发明涉及高温高压应变标定技术领域，尤其涉及一种应用于应变标定装置的位移加载系统。

背景技术

近些年来，随着科学技术迅猛发展、生产力水平空前提高，对测量精度和数据可靠性提出更高要求。应变是指在外力或非均匀温度场等因素作用下结构局部的相对变形，通常采用应变片测试结构应变。因此，应变片被广泛应用于结构变形的检测。

在常温常压下，采用应变片厂家提供的灵敏度参数进行设定，测得的应变具有很好的真实性和可靠性。然而，在航空、航天、核电等行业，泵、管道和支撑等结构的工作环境多为高温高压，同时还需考虑防辐射和防水等特殊情况，对应变测试提出更高要求。研究表明，在较长时间的高温或高压测试下，应变的热输出以及零漂和蠕变等特性都会发生较大改变，直接采用厂家给定的参数值，将导致很大的测试误差。因此，应变片在使用前需进行相关的标定。为获取应变片在高温或高压下的特性，需要建立一套高温高压水下传感器标定装置，位移加载系统作为该装置的关键部分。

申请号为201610953071.2的中国发明专利“一种用于室温至1800℃高温应变校准标定装置”公布了一种由高温应变实验炉、温控系统和高温应变测试系统组成的标定装置，可测量高温工况下应变片的性能参数随温度变化特性等，仅考虑高温下力加载，加载精度较差。《刘梓才，卢琰琰，何承义.高温应变片标定装置设计[J].原子能科学技术2008,42(Suppl):704-706》设计了一套高温应变标定装置，有位移加载和力加载两种方式，其位移加载采用螺旋式加载器，受人为操作影响，其加工精度未能得到有效保证。

从上可知，上述的应变标定装置主要针对高温环境，未考虑高压水下应变的特性，且多采用力加载，位移加载也是手动式。需要进一步对高压水下加载密封性、位移加载精度进行相关研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的应变标定装置存在如下不足：仅考虑了高温，未考虑高压环境，更不用考虑加载系统的密封性；高温下的力加载系统实现较为简单，载荷损失较为严重；位移加载系统仅为高温环境下手动式加载，受人为因素影响较大，加载进度较差。

本发明提供了解决上述问题的一种应用于应变标定装置的位移加载系统，本发明设计一套在高温高压下位移加载系统，利用支持筒、梁固定件和梁对中件来安装调试标定梁的对中精度，将应变片贴在标定梁上，加载杆作用在标定梁的端部，还需考虑加载杆与高温高压装置的动密封，进一步通过高精度步进电机来控制加载的位移；在保证位移加载精度的情况下，测试应变片在高温高压下的特性；高精度步进电机加载位移通过成熟的控制算法来实现，同时利用激光位移传感器测量加载的位移作为控制反馈。

本发明通过下述技术方案实现：

一种应用于应变标定装置的位移加载系统，包括应变装配单元、位移加载单元和位移控制单元，所述应变装配单元连接位移加载单元，位移加载单元连接位移控制单元；

所述应变装配单元设于高压釜内，通过所述高压釜为标定装置提供高温高压环境；所述应变装配单元包括支持筒、标定梁、梁固定件和梁对中件，所述支持筒设于高压釜内，所述标定梁垂直设于支持筒内，所述标定梁顶部设有梁对中件，所述梁固定件固定安装在支持筒底部；所述应变装配单元通过梁固定件、梁对中件和支持筒将标定梁安装于高压釜内，确保标定梁安装的垂直度以及防止外力作用下产生转动；应变片粘贴在标定梁的工作区；