电阻应变式拉力传感与受拉偏心检测组合器的制作方法

1.本实用新型属于拉力和拉力偏心检测领域，特别是涉及一种电阻应变式拉力传感与受拉偏心检测组合器。


背景技术：

2.本实用新型专利主要依据电测原理进行制作；电测原理是将应变片采集到的应变信号输入应变仪由应变仪输出应变值读数，检测装置的拉力传感器和受拉偏心检测器受力变形产生的应变信号必须转变为电信号才能用电测法进行测量，这个转换元件就是电阻应变片。
3.传统的拉力传感器只能单纯测出压力值，对是否存在加载偏心情况影响拉力值的准确性缺乏科学的判断依据。本实用新型是把拉力传感器与加载偏心监测装置综合应用。在测量拉力值的同时能够实时监控实验时的加载偏心状况，可以作为判定拉力实验值准确性的重要依据。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术存在的问题，本实用新型提供万能试验机在做轴向拉力实验时，主要是为了开发一种准确测量产生的拉力值与加载偏心情况的组合检测器，测量时把此组合器安装在万能试验机的上横梁与上夹头之间进行拉力值与加载偏心情况的检测。
5.本实用新型采用的技术方案：
6.应用于万能试验机的电阻应变式拉力传感与受拉偏心检测组合器，包括上连接体、拉力传感器、过渡刚体、受拉偏心检测器、下连接体及相应的电阻应变片系统；
7.所述电阻应变式拉力传感与受拉偏心检测组合器由拉力传感器和受拉偏心检测器两部分组成，拉力传感器设置在上连接体和过渡刚体之间，受拉偏心检测器设置在过渡刚体和下连接体之间；拉力传感器的正反两面均粘贴一组电阻应变片，受拉偏心检测器的东西南北四个方向的长方体侧立面粘贴的四组电阻应变片。
8.进一步的，所述上连接体、拉力传感器、过渡刚体、受拉偏心检测器、下连接体均为低碳钢材质，采用线切割的加工技术整体加工成型;上连接体、拉力传感器、过渡刚体、受拉偏心检测器、下连接体的中轴线完全重合;其中上连接体、拉力传感器、过渡刚体、下连接体为圆柱体，拉力传感器横截面尺寸小于过渡刚体的截面尺寸，且大于上连接体的横截面尺寸；受拉偏心检测器为长方体，其横截面为正方形且截面尺寸小于过渡刚体的截面尺寸，且大于下连接体与其连接处的截面尺寸。
9.进一步的，所述拉力传感器的外表面粘贴四片电阻应变片，在拉力传感器正面外表面中心位置沿中轴线方向粘贴传感器正面纵向电阻应变片，用来测量拉力传感器正面的纵向应变；沿正面外表面中心位置垂直中轴线方向粘贴传感器正面横向电阻应变片，用来测量拉力传感器正面的横向应变，传感器正面纵向电阻应变片的两根引出线分别与第一屏蔽导线、第二屏蔽导线的一端焊接连接，第一屏蔽导线、第二屏蔽导线另一端与应变仪对应
桥路相连，传感器正面横向电阻应变片的两根引出线分别与第三屏蔽导线、第四屏蔽导线的一端焊接连接，第三屏蔽导线、第四屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连，在拉力传感器的反面外表面中心位置沿中轴线方向粘贴传感器反面纵向电阻应变片，用来测量拉力传感器反面的纵向应变；沿反面外表面中心位置垂直中轴线方向粘贴传感器反面横向电阻应变片、用来测量拉力传感器反面的横向应变；传感器反面纵向电阻应变片的两根引出线分别与第五屏蔽导线、第六屏蔽导线的一端焊接连接，第五屏蔽导线、第六屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连。传感器反面横向电阻应变片的两根引出线分别与第七屏蔽导线、第八屏蔽导线的一端焊接连接，第七屏蔽导线、第八屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连；传感器正面纵向电阻应变片的电阻值为r1、传感器正面横向电阻应变片的电阻值为r2、传感器反面纵向电阻应变片的电阻值为r3、传感器反面横向电阻应变片的电阻值为r4；四片电阻应变片的通过屏蔽导线进行全桥连接，接入应变仪的第一通道形成惠斯特电桥。
10.进一步的，所述受拉偏心检测器的东侧外表面粘贴两片电阻应变片，在受拉偏心检测器的东侧外表面中心位置沿中轴线方向粘贴检测器东侧纵向电阻应变片，用来测量受拉偏心检测器东侧外表面的纵向应变；沿东侧外表面中心位置垂直中轴线方向粘贴检测器东侧横向电阻应变片，用来测量受拉偏心检测器东侧外表面的横向应变；检测器东侧纵向电阻应变片的两根引出线分别与第九屏蔽导线、第十屏蔽导线的一端焊接连接，第九屏蔽导线、第十屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连；检测器东侧横向电阻应变片的两根引出线分别与第十一屏蔽导线、第十二屏蔽导线的一端焊接连接，第十一屏蔽导线、第十二屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连；检测器东侧纵向电阻应变片的电阻值为r1、检测器东侧横向电阻应变片的电阻值为r2、两片电阻应变片的通过屏蔽导线进行半桥连接，接入应变仪的第二通道形成惠斯特电桥；所述受拉偏心检测器的南侧外表面粘贴两片电阻应变片，在受拉偏心检测器的南侧外表面中心位置沿中轴线方向粘贴检测器南侧纵向电阻应变片，用来测量受拉偏心检测器南侧外表面的纵向应变；沿南侧外表面中心位置垂直中轴线方向粘贴检测器南侧横向电阻应变片、用来测量受拉偏心检测器南侧外表面的横向应变；检测器南侧纵向电阻应变片的两根引出线分别与第十三屏蔽导线、第十四屏蔽导线的一端焊接连接，第十三屏蔽导线、第十四屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连；检测器南侧横向电阻应变片的两根引出线分别与第十五屏蔽导线、第十六屏蔽导线的一端焊接连接，第十五屏蔽导线、第十六屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连；检测器南侧纵向电阻应变片的电阻值为r1、检测器南侧横向电阻应变片的电阻值为r2、两片电阻应变片的通过屏蔽导线进行半桥连接，接入应变仪的第三通道形成惠斯特电桥；所述受拉偏心检测器的西侧外表面粘贴两片电阻应变片，在受拉偏心检测器的西侧外表面中心位置沿中轴线方向粘贴检测器西侧纵向电阻应变片，用来测量受拉偏心检测器西侧外表面的纵向应变；沿西侧外表面中心位置垂直中轴线方向粘贴检测器西侧横向电阻应变片、用来测量受拉偏心检测器西侧外表面的横向应变；检测器西侧纵向电阻应变片的两根引出线分别与第十七屏蔽导线、第十八屏蔽导线的一端焊接连接，第十七屏蔽导线、第十八屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连；检测器西侧横向电阻应变片的两根引出线分别与第十九屏蔽导线、第二十屏蔽导线的一端焊接连接，第十九屏蔽导线、第二十屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连；检测器西侧纵向电阻应变片的电阻值为r1、检测器西侧横向电阻应变片的电阻
值为r2、两片电阻应变片的通过屏蔽导线进行半桥连接，接入应变仪的第四通道形成惠斯特电桥；所述受拉偏心检测器的北侧外表面粘贴两片电阻应变片，在受拉偏心检测器的北侧外表面中心位置沿中轴线方向粘贴检测器北侧纵向电阻应变片，用来测量受拉偏心检测器北侧外表面的纵向应变；沿北侧外表面中心位置垂直中轴线方向粘贴检测器北侧横向电阻应变片、用来测量受拉偏心检测器北侧外表面的横向应变；检测器北侧纵向电阻应变片的两根引出线分别与第二十一屏蔽导线、第二十二屏蔽导线的一端焊接连接，第二十一屏蔽导线、第二十二屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连；检测器北侧横向电阻应变片的两根引出线分别与第二十三屏蔽导线、第二十四屏蔽导线的一端焊接连接，第二十三屏蔽导线、第二十四屏蔽导线的另一端与应变仪对应桥路相连。检测器北侧纵向电阻应变片的电阻值为r1、检测器北侧横向电阻应变片的电阻值为r2、两片电阻应变片的通过屏蔽导线进行半桥连接，接入应变仪的第五通道形成惠斯特电桥。
11.进一步的，第一屏蔽导线、第八屏蔽导线连接在应变仪第一通道桥路的a接线柱上，第二屏蔽导线、第三屏蔽导线连接在应变仪第一通道桥路的b接线柱上，第四屏蔽导线、第五屏蔽导线连接在应变仪第一通道桥路的c接线柱上，第六屏蔽导线、第七屏蔽导线连接在应变仪第一通道桥路的d接线柱上。
12.进一步的，第九屏蔽导线连接在应变仪第二通道桥路的a接线柱上，第十屏蔽导线、第十一屏蔽导线连接在应变仪第二通道桥路的b接线柱上，第十二屏蔽导线连接在应变仪第二通道桥路的c接线柱上。
13.进一步的，第十三屏蔽导线连接在应变仪第三通道桥路的a接线柱上，第十四屏蔽导线、第十五屏蔽导线连接在应变仪第三通道桥路的b接线柱上，第十六屏蔽导线连接在应变仪第三通道桥路的c接线柱上。
14.进一步的，第十七屏蔽导线连接在应变仪第四通道桥路的a接线柱上，第十八屏蔽导线、第十九屏蔽导线连接在应变仪第四通道桥路的b接线柱上，第二十屏蔽导线连接在应变仪第四通道桥路的c接线柱上。
15.进一步的，第二十一屏蔽导线连接在应变仪第五通道桥路的a接线柱上，第二十二屏蔽导线、第二十三屏蔽导线连接在应变仪第五通道桥路的b接线柱上，第二十四屏蔽导线连接在应变仪第五通道桥路的c接线柱上。
16.进一步的，电阻应变式拉力传感与受拉偏心检测组合器各弹性元件表面粘贴的电阻应变片为同一型号且电阻值相等。
17.本实用新型所具有的优点与有益效果:
18.本实用新型所具有的优点与有益效果是实验时通过电阻应变仪二至五通道显示的应变值监测受拉偏心检测器在受到轴向拉力时的变形情况，达到了检测万能试验机在做轴向拉力实验时是否产生加载偏心的目的；通过标定后的拉力传感器在应变仪第一通道显示的应变值测量轴向拉力实验的压力值；此组合器具有制作简单、数据稳定、响应迅速、实现拉力值与加载偏心情况同时测量的优点，在进行测量拉力值的同时监控加载偏心情况，可以对实验的准确性有更加科学判断；通过加载偏心情况的调整得到更加准确的实验拉力。本实用新型具有高灵敏度、高测量精度、高可靠性和抗干扰能力强等特性，具有轴向拉力测定与加载偏心监测的复合功能。
附图说明
19.下面结合附图对本实用新型作进一步详述：
20.图1为惠斯特电桥原理图；
21.图2为为本实用新型的电阻应变式拉力传感与受拉偏心检测组合器示意图；
22.图3为本实用新型的拉力传感器正面贴片及接线示意图；
23.图4为本实用新型的拉力传感器反面贴片及接线示意图；
24.图5为本实用新型的受拉偏心检测器东侧外表面贴片及接线示意图；
25.图6为本实用新型的受拉偏心检测器南侧外表面贴片及接线示意图；
26.图7为本实用新型的受拉偏心检测器西侧外表面贴片及接线示意图；
27.图8为本实用新型的受拉偏心检测器北侧外表面贴片及接线示意图；
28.图9为本实用新型的下连接体的连接螺孔截面示意图。
29.图中：1上连接体；2拉力传感器；3过渡刚体；4受拉偏心检测器；5下连接体；6传感器正面纵向电阻应变片；7传感器正面横向电阻应变片；8传感器反面纵向电阻应变片；9传感器反面横向电阻应变片；10检测器东侧纵向电阻应变片；11检测器东侧横向电阻应变片；12检测器南侧纵向电阻应变片；13检测器南侧横向电阻应变片；14检测器西侧纵向电阻应变片；15检测器西侧横向电阻应变片；16检测器北侧纵向电阻应变片；17检测器北侧横向电阻应变片；18第一屏蔽导线；19第二屏蔽导线；20第三屏蔽导线；21第四屏蔽导线；22第五屏蔽导线；23第六屏蔽导线；24第七屏蔽导线；25第八屏蔽导线；26第九屏蔽导线；27第十屏蔽导线；28第十一屏蔽导线；29第十二屏蔽导线；30第十三屏蔽导线；31第十四屏蔽导线；32第十五屏蔽导线；33第十六屏蔽导线；34第十七屏蔽导线；35第十八屏蔽导线；36第十九屏蔽导线；37第二十屏蔽导线；38第二十一屏蔽导线；39第二十二屏蔽导线；40第二十三屏蔽导线；41第二十四屏蔽导线；42连接螺孔。
具体实施方式
30.为了进一步说明本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。
31.如图1~9所示，在组合器使用之前要对组装完成的拉力传感器2先进行压力值的标定，掌握其输出的应变值与压力值的对应关系。
32.上连接体1、拉力传感器2、过渡刚体3、受拉偏心检测器4、下连接体5制作完成后，对拉力传感器2和受拉偏心检测器4粘贴应变片并连接上屏蔽导线，完成应变片系统的制作。在试验前要先对拉力传感器2进行压力值标定。
33.实验时如图2、图9所示，把电阻应变式拉力传感器与受拉偏心检测组合器安装在万能试验机的上横梁与上夹头之间，上连接体1拧入试验机上横梁的安装螺孔中，试验机上夹头拧入下连接体5的连接螺孔42中。并保证上连接体1与试验机上横梁的中心位置重合、下连接体5与试验机上夹头在同一中轴线上；还要保证受拉偏心检测器4四个侧立面的位置对应东南西北四个方向；根据组合器的材质和尺寸，设定万能试验机的加载方案，要保证组合器各个组成构件的受力情况在其弹性变形区间内。
34.如图3、图4所示，将第一屏蔽导线18、第八屏蔽导线25连接在应变仪第一通道桥路的a接线柱上，第二屏蔽导线19、第三屏蔽导线20连接在应变仪第一通道桥路的b接线柱上，
第四屏蔽导线21、第五屏蔽导线22连接在应变仪第一通道桥路的c接线柱上，第六屏蔽导线23、第七屏蔽导线24连接在应变仪第一通道桥路的d接线柱上，这样就形成了如图1所示的惠斯特电桥；在应变仪上选择全桥的测量方式利用第一通道进行拉力应变值的测量使用。
35.如图5所示，将第九屏蔽导线26连接在应变仪第二通道桥路的a接线柱上，第十屏蔽导线27、第十一屏蔽导线28连接在应变仪第二通道桥路的b接线柱上，第十二屏蔽导线29连接在应变仪第二通道桥路的c接线柱上。实验时应变仪选择半桥测量方式，利用应变仪的第二通道来检测受拉偏心检测器4东侧外表面受拉变形时产生的应变值。
36.如图6所示，将第十三屏蔽导线30连接在应变仪第三通道桥路的a接线柱上，第十四屏蔽导线31、第十五屏蔽导线32连接在应变仪第三通道桥路的b接线柱上，第十六屏蔽导线33连接在应变仪第三通道桥路的c接线柱上。实验时应变仪选择半桥测量方式，利用应变仪的第三通道来检测受拉偏心检测器4南侧外表面受拉变形时产生的应变值。
37.如图7所示，将第十七屏蔽导线34连接在应变仪第四通道桥路的a接线柱上，第十八屏蔽导线35、第十九屏蔽导线36连接在应变仪第四通道桥路的b接线柱上，第二十屏蔽导线37连接在应变仪第四通道桥路的c接线柱上。实验时应变仪选择半桥测量方式，利用应变仪的第四通道来检测受拉偏心检测器4西侧外表面受拉变形时产生的应变值。
38.如图8所示，将第二十一屏蔽导线38连接在应变仪第五通道桥路的a接线柱上，第二十二屏蔽导线39、第二十三屏蔽导线40连接在应变仪第五通道桥路的b接线柱上，第二十四屏蔽导线41连接在应变仪第五通道桥路的c接线柱上。实验时应变仪选择半桥测量方式，利用应变仪的第五通道来检测受拉偏心检测器4北侧外表面受拉变形时产生的应变值。
39.准备工作完成后，万能实验机按照设定的加载方案开始对电阻应变式拉力传感与受拉偏心检测组合器和被测试件进行轴向拉力加载，利用应变仪的一至五通道同时开始采集应变数据。通过比较二至五通道的应变值就能实时监测万能试验机的轴向拉力加载偏心情况；如二至五通道的应变值基本相等则无加载偏心；如二至五通道的应变值差异大，则有加载偏心产生，通过调整地脚和重新组装试验机夹头等方法调整试验机的组装和现场安装精度，达到检测和消除加载偏心的目的；通过已对标定过的应变仪第一通道采集试验机实时输出的拉力值对应的应变值，通过标定数据，利用相应的转化系统转变成实时拉力值，达到对被测试件实时拉力值的准确测定。实现了利用电阻应变式拉力传感与受拉偏心检测组合器同时测定实验时拉力值和加载偏心情况的功能。
40.本实用新型的工作原理如下：
41.拉力传感器位于组合器的上半部分，其低碳钢元件的正反两面面中心对称位置均粘贴有电阻应变片，这些电阻应变片用全桥接线方式接入应变仪第一通道形成一个惠斯特电桥，用来测量试验机加载轴向拉力造成拉力传感器变形时输出的应变变化，通过比较提前标定的拉力值与应变值的线性关系，达到测量实验拉力的目的；受拉偏心检测器位于组合器的下半部分，受拉偏心检测器的四组应变片粘贴在其四个侧立面的中心位置，四组电阻应变片运用半桥接线方式接入电阻应变仪的二至五通道，形成四个惠斯特电桥，实现对四个侧立面的应变值变化的测量，四个侧立面应变值的变化对应其变形情况，通过监测应变仪二至五通道的应变值，实现了对试验机进行轴向拉力实验时加载偏心情况的测量。
42.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润
饰也应视为本实用新型的保护范围。