[发明专利]一种共振式动态应变校准装置及方法

说明书

本发明公开的一种共振式动态应变校准装置及方法，属于计量测试领域。本发明公开的一种共振式动态应变校准装置，包括激励源、共振梁、激光干涉仪、数控微位移机构，数据采集系统、数据处理系统。共振梁安装在激励源上构成动态应变激励系统，激光干涉仪与数据采集系统、数据处理系统连接作为标准动态应变测量系统。本发明还公开一种共振式动态应变校准装置及方法，在此基础上将应变计安装在校准装置上，针对动态应变计，以激光干涉测量为手段，通过梁表面垂直方向变形曲线拟合，然后对拟合曲线求二阶导数计算动态应变，通过比较标准动态应变和应变计的输出实现应变计的动态校准。本发明适于任何结构形式的共振梁动态应变的溯源。

技术领域

本发明涉及一种基于共振梁的动态应变校准装置及方法，尤其涉及用于产生高频大幅值动态应变、并对应变计进行动态校准装置，属于计量测试领域。

背景技术

动态应变测试是结构设计、制造和健康监测的重要手段。准确可靠的动态应变测量数据对于判断结构可靠性，确定结构共振点，检测结构损伤有重要意义。在动态应变测试领域，广泛采用应变片、光纤光栅等应变计粘贴于被测结构表面，获得结构的应变信息。为保证应变计测试的准确性，需要对其进行动态校准。

目前通常采用静态应变校准装置，它可以校准应变计的重复性，迟滞误差等静态特性。应变计的动态校准尚无成熟的方法，其主要问题一是难于产生用于校准的动态应变激励信号，二是动态应变难于溯源。采用悬臂梁的方式可以产生连续可调的低频正弦应变，本发明的特点是采用共振梁的方式产生高频大幅值的正弦应变，并且采用激光干涉仪与微位移平台相结合，实现梁在垂直方向位移的扫描测量，进而计算出共振梁上各点的应变值。

发明内容

本发明公开的一种共振式动态应变校准装置及方法要解决的技术问题是：实现应变计高频率大幅值的动态校准。

本发明目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种共振式动态应变校准装置，包括激励源、共振梁、激光干涉仪、数控微位移机构，数据采集系统、数据处理系统。共振梁安装在激励源上构成动态应变激励系统，激光干涉仪与数据采集系统、数据处理系统连接作为标准动态应变测量系统。在此基础上将应变计安装在校准装置上，通过比较标准动态应变和应变计的输出实现应变计的动态校准。

作为优选，所述一种共振式动态应变校准装置包括一系列不同材料及结构尺寸的共振梁，每只共振梁有不同的一阶共振频率。共振梁为矩形等截面梁，或者为等强度梁，共振梁采用对称结构，以保证振动载荷的平衡性。

作为优选，共振梁的中心牢固地安装于激励源上。采用动态位移测量系统扫描测量梁的上表面不同位置在垂直方向的位移。动态位移测量系统的响应频率大于正弦应变频率100倍以上。

作为优选，动态位移测量系统为激光测振仪、激光干涉仪或激光位移传感器。动态位移测量系统安装在高准确度位移机构上，实现沿共振梁上表面位移的扫描测量。

本发明公开的一种共振式动态应变校准方法，基于所述一种共振式动态应变校准装置实现，包括如下步骤：

步骤一、调节振动激励器的振动频率f和幅值；通过振动激励器使共振梁处于稳定的共振状态；所述振动频率f在f₁(1±0.5％)频率范围内的某一点。