[发明专利]一种可控的便携式应变计校准装置

说明书

本发明一种便携式应变计校准装置，属于应变试验测试领域。本发明利用基于EAP驱动器可随电压驱动并产生较大变形的特点，设计了一种可控的应变计校准装置，提升了校准装置的便携性，增加了校准范围，提高了校准装置动态性能的同时，提高了应变计的校准效率，避免了不必要的误差。该可控的便携式应变计校准装置包括：电压控制器、高压电源、EAP驱动器、固定结构、位移测量装置等。将介电型EAP驱动器和高压电源连接起来，通过电压控制器控制介电型EAP驱动器受到的电压值，从而控制介电型EAP驱动器的轴向变形。应变计采用粘贴等方式与介电型EAP驱动器相连接，采用位移测量装置测量应变计产生的变形。通过测量试验数据，进行应变计的校准。

技术领域

本发明一种便携式应变计校准装置，属于应变试验测试领域。

背景技术

应变计是一种广泛应用的计量器具，在结构测试、建筑安全、飞机发动机、航母等各个领域都有着重要的应用，并且应变计形式多样，种类繁多，目前最广泛使用的有电阻应变片和光纤应变传感器。应变计的校准对于应变计更加广泛应用具有重要的意义。目前应变计校准的方法主要有两种：一种方法是采用应变梁(如四点弯曲梁或刚架梁)，在应变梁上粘贴应变计，通过对应变梁施加定量的应变值，利用高精度静态应变仪测量应变计的应变量，接着对所得数据进行数据处理(例如最小二乘法或者回归性分析)，从而得出灵敏度系数；另一种方法是采用材料试验机对应变杆进行单轴拉伸，在应变杆上安装应变计，通过对应变杆施加定量的载荷，通过引伸计或更高精度的激光干涉等方法测量长度和长度变化量，接着根据相应的数据处理规范(如回归性分析或者最小二乘法)计算出灵敏度系数。目前应变计校准时，无论采用应变梁方法还是应变杆方法，为了获取较高的精度，均需要较复杂的试验装置。如常用的应变梁方式采用机械驱动，需要地基且装置较大；应变杆方式需要用到材料疲劳试验机，两者均较难移动，不方便对外场中待使用的应变计进行直接校准。另外，以上两种方式所校准的应变范围受限于材料属性和加载条件，测量范围一般为±3000με(应变梁)或±5000με(应变杆)之间。

介电型EAP(Electroactive Polymer,电活性聚合物)具有质量轻，应变大(最大应变380％)，能量密度高(3.4J/g)，效率高，响应速度快，环境适应性好等优点，其综合性能接近于生物肌肉。介电型EAP的研究已经成为国内外智能材料研究领域的热点问题。介电型EAP具有双向工作模式：驱动模式和发电模式，实现电能与机械能之间的相互转换。

发明内容

本发明的目的是针对上述应变计校准方法中不便携、校准范围小等一系列问题，提供一种便携式应变计校准装置。利用该装置在保证便携性和增加测量范围的同时，在应变计校准的过程中无需进行人工操作，通过控制该装置，实现自动加载，提高了应变计校准的效率，避免了人工操作过程中增加的误差。该装置操作简单，且可携带至安装现场进行校准，为现场的数据准确性提供了依据；同时该装置可实现较大应变范围(超过20％，±10000με)的传感器校准。

本发明的技术方案是通过下述技术方案实现的。

一种便携式应变计校准装置，将待测应变计固定在EAP材料上，通过控制EAP材料发生拉伸或弯曲，进而得到应变计的应变值；

所示EAP材料作为应变测量的驱动器，形式可以是单独的EAP膜，或者是多层EAP膜，或者膜中间固定有弹性元件；

所述校准装置具体包括：作为EAP材料、固定基座、电压控制器、高压电源和位移测量装置。将EAP材料和高压电源连接起来，通过电压控制器控制EAP材料受到的电压值，从而控制EAP材料的轴向变形。应变计采用粘贴等方式与EAP材料相连接，采用位移测量装置测量应变计产生的变形。通过测量试验数据，进行应变计的校准。

所述EAP材料为介电型EAP材料；

所述通过电压控制器控制EAP材料受到的电压值，从而控制EAP材料的轴向变形的具体实现方式为：