CN107621222B - 振弦式应变计校准装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明所涉及的振弦式应变计校准装置，包括固定框架、位移放大机构、压板、压电陶瓷驱动部件、信号采集件、连接件以及控制单元。控制单元分别与压电陶瓷驱动部件、连接件以及信号采集件相连，用于通过控制输入压电陶瓷驱动部件的电压值得到加载至振弦式应变计的变形量，同时接收和处理来自信号采集件的信号得到振弦式应变计的应变值，控制单元显示该振弦式应变计的变形量和应变值，报告两者之间的差异，从而完成校准。

Description

振弦式应变计校准装置
技术领域
本发明属于计量校准设备领域，具体涉及一种振弦式应变计校准装置。
背景技术
振弦式应变计是一种用振弦来进行测量的应变传感器，其最大的优点是传感器结构简单，工作可靠，输出信号为标准的频率信号，非常方便计算机处理或代手段的电路调理。
振弦式应变计可用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物内，测量结构物内部的应变量，并可同步测量埋设点的温度。加装配套附件可组成多向应变计组、无应力计、岩石应变计等测量应变的仪器。大弹模应变计主要用于高仓位混凝土连续浇筑，如地下连续墙、防渗墙、灌注桩等工程场合。振弦式应变计具有智能识别功能。
当被测结构物内部的应力发生变化时，应变计同步感受变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物内部的应变量。同时可同步测出埋设点的温度值。
根据《GBT3408.2-2008大坝监测仪器应变计第2部分振弦式应变计》4.3产品规格规格的描述，最小变形量为0.01mm。现有校准装置较为复杂。
“一种振弦式应变传感器校准装置”申请号(200910213983.6)公开了一种机械式校准装置，采用螺纹差传动以及采用千分表进行测量，测量精度不高。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种测量精度高且使用简便的振弦式应变计校准装置，本发明采用了压电陶瓷驱动器。压电陶瓷驱动器的位移输出与驱动电源给予的电压是线性关系，因而位移输出精度高且力值大，通常可以达到数十千牛，但是缺点是位移量较小，因此常与位移放大机构配合使用。
本发明提供了一种振弦式应变计校准装置，具有这样的特征，包括固定框架1、位移放大机构2、压板3、压电陶瓷驱动部件4、信号采集件5、连接件6以及控制单元7,其中，信号采集件5设置在固定框架1内的底部，振弦式应变计的下端与信号采集件5相连，振弦式应变计的上端与连接件6的下部相连，压板3的下部与连接件6的上部相连，压板3的上部与位移放大机构2相连，位移放大机构2分别与固定框架1内的顶部和压板3的上部相连且位于固定框架1顶部和压板3之间，压电陶瓷驱动部件4与位移放大机构2相连且位于位移放大机构2内，控制单元7分别与压电陶瓷驱动部件4、连接件6以及信号采集件5相连，用于通过控制输入压电陶瓷驱动部件4的电压值得到加载至振弦式应变计的位移值，接收来自信号采集件5的应变信号并进行处理后与振弦式应变计的位移值进行比较。
在本发明提供的振弦式应变计校准装置中，还可以具有这样的特征：其中，位移放大机构2采用柔性铰链机构。
另外，在本发明提供的振弦式应变计校准装置中，还可以具有这样的特征：其中，柔性铰链机构采用铝合金材料制成。
另外，在本发明提供的振弦式应变计校准装置中，还可以具有这样的特征：其中，压电陶瓷驱动部件4水平设置，工作时压电陶瓷驱动部件4在水平方向产生变形，柔性铰链机构将压电陶瓷驱动部件4在水平方向上产生的变形放大后在垂直方向上输出，使得压板3产生垂直位移。
另外，在本发明提供的振弦式应变计校准装置中，还可以具有这样的特征：其中，固定框架1为矩形框架。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的振弦式应变计校准装置，包括固定框架1、位移放大机构2、压板3、压电陶瓷驱动部件4、信号采集件5、连接件6以及控制单元7。控制单元7分别与压电陶瓷驱动部件4、连接件6和信号采集件5相连，用于通过控制输入压电陶瓷驱动部件的电压值得到加载至振弦式应变计的位移值，接收来自信号采集件的应变信号并进行处理后与振弦式应变计的位移值进行比较，从而实现校准。
附图说明
图1是本发明的实施例一中校准装置示意图；
图2是本发明的实施例一中位移放大机构示意图；以及
图3是本发明的实施例二中校准装置示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明振弦式应变计校准装置作具体阐述。
实施例一
如图1所示，振弦式应变计校准装置100包括固定框架1、位移放大机构2、压板3、压电陶瓷驱动部件4、信号采集件5、连接件6以及控制单元7。
固定框架1为矩形框架，设置在地面或支架上。
信号采集件5设置在固定框架1内的底部，
振弦式应变计J的下端与信号采集件5相连，振弦式应变计J的上端与连接件6的下部相连。
压板3的下部与连接件6的上部相连，压板3的上部与位移放大机构2相连。
位移放大机构2分别与固定框架1内的顶部和压板3的上部相连且位于固定框架1顶部和压板3之间，实施例中，位移放大机构2采用如图2所示的柔性铰链机构，该位移放大机构2是轴对称机构，包括八个柔性铰链21、两个端连接元件22、两个中部连接元件23以及四个连接元件24，两个端连接元件22、两个中部连接元件23以及四个连接元件24均采用铝合金材料制成。
如图2所示，柔性铰链21用圆点表示，直线表示刚性杆代表连接元件，呈现了柔性铰链机构的连接方式及原理。
压电陶瓷驱动部件4与位移放大机构2相连且位于位移放大机构2内，实施例中，压电陶瓷驱动部件4为水平设置，压电陶瓷驱动部件4的两端分别与位移放大机构2中两个端连接元件22相连，当压电陶瓷驱动部件4受到驱动电源激励时在x方向上产生变形，对位移放大机构2进行加载，位移放大机构2在柔性铰链21处发生变形，位移放大机构2此时在y方向上可以产生一个放大的变形，即位移放大机构2中两个中部连接元件23分别在y方向上产生放大的变形，两个中部连接元件23分别与固定框架1内的顶部和压板3的上部相连，该y方向上放大的变形使得压板3产生垂直位移。
控制单元7在实施例中为控制处理显示装置，分别与压电陶瓷驱动部件4、连接件6以及信号采集件5相连，用于通过控制输入压电陶瓷驱动部件4的电压值使得压电陶瓷驱动部件4进行预定值的水平位移，该水平位移通过位移放大机构2在垂直方向上放大后通过连接件6传递给振弦式应变计，使得振弦式应变计变形，控制处理显示装置记录振弦式应变计变形量，同时接收和处理来自信号采集件5的信号得到振弦式应变计的应变值，控制处理显示装置显示该振弦式应变计的变形量和应变值，报告两者之间的差异，从而完成校准。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的振弦式应变计校准装置，包括固定框架、位移放大机构、压板、压电陶瓷驱动部件、信号采集件、连接件以及控制单元。控制单元分别与压电陶瓷驱动部件和信号采集件相连，用于通过控制输入压电陶瓷驱动部件的电压值得到加载至振弦式应变计的位移值，接收来自信号采集件的应变信号并进行处理后与振弦式应变计的位移值进行比较，从而实现校准。
另外，实施例中位移放大机构采用柔性铰链机构，柔性铰链机构具有位移变形大，结构简单，使用可靠的特点。
实施例二
如图3所示，本实施例其它结构与实施例一相同，不同的是采用微位移驱动开关阀2a(申请号：201621119758.8，公告号：CN206093158U)代替实施例一中作为位移放大机构2的柔性铰链机构。
其中，微位移驱动开关阀2a竖直设置在固定框架1内，一端与固定框架1内的顶部相连，另一端与压板3的上部相连，压电陶瓷驱动部件4作为微位移驱动元件竖直设置在微位移驱动开关阀2a内。当压电陶瓷驱动部件4受到驱动电源激励时在y方向上产生变形，经过微位移驱动开关阀2a内的位移放大机构在y方向上可以产生一个放大的变形，该y方向上放大的变形使得压板3产生垂直位移并通过连接件6传递给振弦式应变计。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的振弦式应变计校准装置，实施例中位移放大机构采用微位移驱动开关阀，传递位移方向与压电陶瓷驱动部件一致，具有结构简单，使用可靠的特点。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种振弦式应变计校准装置，用于校准振弦式应变计，其特征在于，包括：
固定框架（1）、位移放大机构（2）、压板（3）、压电陶瓷驱动部件（4）、信号采集件(5)、连接件（6）以及控制单元（7）,
其中，所述信号采集件(5)设置在所述固定框架（1）内的底部，
所述振弦式应变计的下端与所述信号采集件(5)相连，所述振弦式应变计的上端与所述连接件（6）的下部相连，
所述压板（3）的下部与所述连接件（6）的上部相连，所述压板（3）的上部与所述位移放大机构（2）相连，
所述位移放大机构（2）分别与所述固定框架（1）内的顶部和所述压板（3）的上部相连且位于所述固定框架（1）顶部和所述压板（3）之间，
所述压电陶瓷驱动部件（4）与所述位移放大机构（2）相连且位于所述位移放大机构（2）内，
所述控制单元（7）分别与所述压电陶瓷驱动部件（4）、连接件（6）以及信号采集件(5)相连，用于通过控制输入所述压电陶瓷驱动部件（4）的电压值得到加载至所述振弦式应变计的位移值，接收来自所述信号采集件(5)的应变信号并进行处理后与所述振弦式应变计的位移值进行比较，所述位移放大机构（2）采用柔性铰链机构，所述柔性铰链机构采用铝合金材料制成，所述压电陶瓷驱动部件（4）水平设置，工作时所述压电陶瓷驱动部件（4）在水平方向产生变形，所述柔性铰链机构将所述压电陶瓷驱动部件（4）在水平方向上产生的变形放大后在垂直方向上输出，使得所述压板（3）产生垂直位移。
2.根据权利要求1所述的振弦式应变计校准装置，其特征在于：
其中，所述固定框架（1）为矩形框架。
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