專利名稱:一種非接觸式平面應(yīng)變測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及到應(yīng)變測(cè)量領(lǐng)域,具體涉及到一種非接觸式平面應(yīng)變測(cè)量方法。
背景技術(shù):
凡是由材料構(gòu)筑起來(lái)的物體,在外力作用下都會(huì)發(fā)生應(yīng)變、變形甚至斷裂。目前,應(yīng)變測(cè)量已成為監(jiān)測(cè)飛行器、水下探測(cè)器、石油平臺(tái)、橋梁、水壩、壓力容器等使用條件和使用狀態(tài)的一種有效的手段。應(yīng)變 監(jiān)測(cè)離不開(kāi)應(yīng)變傳感器。目前已有的應(yīng)變傳感器,按測(cè)量維度分為二大類:(I)單維度傳感器,如電阻應(yīng)變片、振弦傳感器、光纖光柵傳感器。這類傳感器為接觸式測(cè)量,主要測(cè)量一個(gè)維度方向上的應(yīng)變量,要求傳感器的主應(yīng)變測(cè)量方向應(yīng)與被測(cè)應(yīng)變方向一致。(2)多維度傳感器,如基于散斑測(cè)量原理的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。這類傳感器為非接觸式測(cè)量,但測(cè)量系統(tǒng)體積龐大、測(cè)量復(fù)雜且安裝條件苛刻,不適應(yīng)飛行器、水下探測(cè)器、石油平臺(tái)、橋梁、水壩、壓力容器等多節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。為了實(shí)現(xiàn)傳感器小型化,并滿足多維度應(yīng)變測(cè)量的要求,提出了一種非接觸式平面應(yīng)變測(cè)量方法,其中的傳感器由三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片構(gòu)成,通過(guò)讀取三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,再經(jīng)過(guò)坐標(biāo)值變換和計(jì)算,來(lái)獲取被測(cè)件的平面應(yīng)變測(cè)量值及變形量。由于傳感器具有小型化的特點(diǎn),且測(cè)量數(shù)據(jù)可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸,因而可以通過(guò)多傳感器測(cè)量節(jié)點(diǎn)組網(wǎng),構(gòu)建飛行器、水下探測(cè)器、石油平臺(tái)、橋梁、水壩、壓力容器等的在線應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
一種非接觸式平面應(yīng)變測(cè)量方法,其特征在于,包括有傳感器,包括以下步驟:
(1)傳感器由三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片組成,三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片安裝在同一塊印制板上,芯片上的感光窗口中心位置分別位于直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,其三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片的測(cè)量坐標(biāo)軸相互平行;
(2)傳感器的背面粘在被測(cè)件上;
(2)三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸修正和計(jì)算,得到被測(cè)件的平面應(yīng)變值及變形量;其中,Z方向的應(yīng)變值為ex=Or/Z,方向上的應(yīng)變值為4=D_f/Z,式中的YiX=XlCosq^inql-X2, )γ=-χ^ ^2+χzcosq2~y2為變形量,Z為三角形非直角頂點(diǎn)上的感光窗口中心點(diǎn)與三角形直角頂點(diǎn)上的感光窗口中心點(diǎn)之間的距離,A和_72為位于三角形直角頂上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,和為位于參考^坐標(biāo)軸方向上三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,A和h為位于參考7坐標(biāo)軸方向上三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值汾為三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片坐標(biāo)軸與三角形直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片參考坐標(biāo)軸之間的偏差角。本發(fā)明的有益效果在于:
實(shí)現(xiàn)多維度應(yīng)變測(cè)量傳感器的小型化,且傳感器節(jié)點(diǎn)可以組網(wǎng),可廣泛應(yīng)用在飛行器、水下探測(cè)器、石油平臺(tái)、橋梁、水壩、壓力容器等領(lǐng)域的在線應(yīng)變監(jiān)測(cè)。
圖1光學(xué)鼠標(biāo)芯片測(cè)量坐標(biāo)軸之間的相互關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式一種非接觸式平面應(yīng)變測(cè)量方法,步驟實(shí)施方式如下:(1)傳感器由三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片組成,三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片安裝在同一塊印制板上,芯片上的感光窗口中心位置分別位于直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,其三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片的測(cè)量坐標(biāo)軸相互平行;(2)傳感器的背面通過(guò)雙面膠粘在被測(cè)件上;(3)三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸修正和計(jì)算,得到被測(cè)件的平面應(yīng)變值及變·形量;其中,z方向的應(yīng)變值為方向上的應(yīng)變值為 e,=D_F/Z,式中的 Dn1COSAtFiSirw1--^ UF=-z3sin<72+_F3Cos<72-72 為變形量,^ 為三角形非直角頂點(diǎn)上的感光窗口中心點(diǎn)與三角形直角頂點(diǎn)上的感光窗口中心點(diǎn)之間的距離,X2和_72為位于三角形直角頂上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,和h為位于參考Z坐標(biāo)軸方向上三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,&和_73為位于參考_7坐標(biāo)軸方向上三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值設(shè)工和^為三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片坐標(biāo)軸與三角形直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片參考坐標(biāo)軸之間的偏差角。
權(quán)利要求
1.一種非接觸式平面應(yīng)變測(cè)量方法,其特征在于,包括有傳感器,包括以下步驟: (1)傳感器由三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片組成,三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片安裝在同一塊印制板上,芯片上的感光窗口中心位置分別位于直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,其三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片的測(cè)量坐標(biāo)軸相互平行; (2)傳感器的背面粘在被測(cè)件上; (3)三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸修正和計(jì)算,得到被測(cè)件的平面應(yīng)變值及變形量;其中,Z方向的應(yīng)變值為ex=Or/Z,方向上的應(yīng)變值為4=D_f/Z,式中的YiX=XlCosq^inql-X2, )γ=-χ^ ^2+χzcosq2~y2為變形量,Z為三角形非直角頂點(diǎn)上的感光窗口中心點(diǎn)與三角形直角頂點(diǎn)上的感光窗口中心點(diǎn)之間的距離,A和_72為位于三角形直角頂上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,和J^1為位于參考^坐標(biāo)軸方向上三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值,A和h為位于參考7坐標(biāo)軸方向上三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值汾為三角形非直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯片坐標(biāo)軸與三角形直角頂點(diǎn)上的光學(xué)鼠標(biāo)芯 片參考坐標(biāo)軸之間的偏差角。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種非接觸式平面應(yīng)變測(cè)量方法,傳感器由三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片組成,三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片安裝在同一塊印制板上,芯片上的感光窗口中心位置分別位于直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,其三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片的測(cè)量坐標(biāo)軸相互平行;傳感器的背面通過(guò)雙面膠粘在被測(cè)件上;三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值經(jīng)過(guò)坐標(biāo)軸修正和計(jì)算,得到被測(cè)件的應(yīng)變值及變形量;三個(gè)光學(xué)鼠標(biāo)芯片構(gòu)成的傳感器具有小型化特點(diǎn),很容易通過(guò)傳感器底部的雙面膠粘貼在被測(cè)件上。所述的傳感器也易于與智能模塊連接組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)測(cè)量節(jié)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用在飛行器、水下探測(cè)器、石油平臺(tái)、橋梁、水壩、壓力容器等領(lǐng)域的在線應(yīng)變監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01B11/16GK103162637SQ20131009795
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者徐從裕 申請(qǐng)人:徐從裕