專利名稱：一種非接觸式平面應(yīng)變測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到應(yīng)變測量領(lǐng)域，具體涉及到一種非接觸式平面應(yīng)變測量方法。
背景技術(shù)：
凡是由材料構(gòu)筑起來的物體，在外力作用下都會發(fā)生應(yīng)變、變形甚至斷裂。目前，應(yīng)變測量已成為監(jiān)測飛行器、水下探測器、石油平臺、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)測離不開應(yīng)變傳感器。目前已有的應(yīng)變傳感器，按測量維度分為二大類:(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量，主要測量一個維度方向上的應(yīng)變量，要求傳感器的主應(yīng)變測量方向應(yīng)與被測應(yīng)變方向一致。(2)多維度傳感器，如基于散斑測量原理的光學(xué)測量系統(tǒng)。這類傳感器為非接觸式測量，但測量系統(tǒng)體積龐大、測量復(fù)雜且安裝條件苛刻，不適應(yīng)飛行器、水下探測器、石油平臺、橋梁、水壩、壓力容器等多節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場測量。為了實(shí)現(xiàn)傳感器小型化，并滿足多維度應(yīng)變測量的要求，提出了一種非接觸式平面應(yīng)變測量方法，其中的傳感器由三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片構(gòu)成，通過讀取三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值，再經(jīng)過坐標(biāo)值變換和計(jì)算，來獲取被測件的平面應(yīng)變測量值及變形量。由于傳感器具有小型化的特點(diǎn)，且測量數(shù)據(jù)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，因而可以通過多傳感器測量節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，構(gòu)建飛行器、水下探測器、石油平臺、橋梁、水壩、壓力容器等的在線應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
一種非接觸式平面應(yīng)變測量方法，其特征在于，包括有傳感器，包括以下步驟:
(1)傳感器由三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片組成，三個光學(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頂點(diǎn)上，其三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片的測量坐標(biāo)軸相互平行；
(2)傳感器的背面粘在被測件上；
(2)三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值，經(jīng)過坐標(biāo)軸修正和計(jì)算，得到被測件的平面應(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、水下探測器、石油平臺、橋梁、水壩、壓力容器等領(lǐng)域的在線應(yīng)變監(jiān)測。


圖1光學(xué)鼠標(biāo)芯片測量坐標(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)變測量方法，步驟實(shí)施方式如下:(1)傳感器由三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片組成，三個光學(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頂點(diǎn)上，其三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片的測量坐標(biāo)軸相互平行；(2)傳感器的背面通過雙面膠粘在被測件上；(3)三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值，經(jīng)過坐標(biāo)軸修正和計(jì)算，得到被測件的平面應(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)傳感器由三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片組成，三個光學(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頂點(diǎn)上，其三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片的測量坐標(biāo)軸相互平行； (2)傳感器的背面粘在被測件上； (3)三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值，經(jīng)過坐標(biāo)軸修正和計(jì)算，得到被測件的平面應(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)明公開了一種非接觸式平面應(yīng)變測量方法，傳感器由三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片組成，三個光學(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頂點(diǎn)上，其三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片的測量坐標(biāo)軸相互平行；傳感器的背面通過雙面膠粘在被測件上；三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片中的坐標(biāo)值經(jīng)過坐標(biāo)軸修正和計(jì)算，得到被測件的應(yīng)變值及變形量；三個光學(xué)鼠標(biāo)芯片構(gòu)成的傳感器具有小型化特點(diǎn)，很容易通過傳感器底部的雙面膠粘貼在被測件上。所述的傳感器也易于與智能模塊連接組成無線網(wǎng)絡(luò)中的一個測量節(jié)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用在飛行器、水下探測器、石油平臺、橋梁、水壩、壓力容器等領(lǐng)域的在線應(yīng)變監(jiān)測。
文檔編號G01B11/16GK103162637SQ20131009795
公開日2013年6月19日 申請日期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 申請人:徐從裕