本發(fā)明涉及傳感器標(biāo)定，具體是一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

1、聲表面波（surface?acoustic?wave，saw）應(yīng)變傳感器因其具有尺寸小、品質(zhì)因數(shù)高、遠(yuǎn)距離監(jiān)測的優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)制造、消費電子等領(lǐng)域。在實際應(yīng)用中，為了保證聲表面波應(yīng)變傳感器的測量準(zhǔn)確性，需要利用標(biāo)定裝置對聲表面波應(yīng)變傳感器進(jìn)行標(biāo)定。然而，現(xiàn)有標(biāo)定裝置由于采用單懸臂梁結(jié)構(gòu)，無法將應(yīng)力對聲表面波應(yīng)變傳感器的影響和溫度對聲表面波應(yīng)變傳感器的影響進(jìn)行解耦，由此導(dǎo)致標(biāo)定結(jié)果的可靠性和一致性較差?；诖?，有必要發(fā)明一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，以解決現(xiàn)有標(biāo)定裝置在標(biāo)定聲表面波應(yīng)變傳感器時標(biāo)定結(jié)果的可靠性和一致性較差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有標(biāo)定裝置在標(biāo)定聲表面波應(yīng)變傳感器時標(biāo)定結(jié)果的可靠性和一致性較差的問題，提供了一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。

2、本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置，包括底架、第一等強度懸臂梁、第二等強度懸臂梁、導(dǎo)熱套筒、保溫套筒、感應(yīng)線圈、頂架、兩個螺旋測微器；

4、其中，底架為山字形結(jié)構(gòu)；第一等強度懸臂梁和第二等強度懸臂梁呈左右對稱分布；第一等強度懸臂梁的左端下表面與底架的左側(cè)邊上端面固定；第二等強度懸臂梁的右端下表面與底架的右側(cè)邊上端面固定；

5、導(dǎo)熱套筒套設(shè)于第一等強度懸臂梁外側(cè)；保溫套筒套設(shè)于導(dǎo)熱套筒的外側(cè)面；導(dǎo)熱套筒的內(nèi)側(cè)面左端與保溫套筒的外側(cè)面左端之間貫通開設(shè)有裝配豁口，且底架的左側(cè)邊上端固定嵌設(shè)于裝配豁口內(nèi)；感應(yīng)線圈纏繞于保溫套筒的外側(cè)面；

6、頂架為倒山字形結(jié)構(gòu)，且頂架的中間豎桿下端面與底架的中間豎桿上端面固定；兩個螺旋測微器呈左右對稱分布，且兩個螺旋測微器分別固定于頂架的兩個側(cè)邊下端面；兩個螺旋測微器的測量頭均朝下，且兩個螺旋測微器的測量頭分別與第一等強度懸臂梁的右端上表面、第二等強度懸臂梁的左端上表面接觸。

7、所述第一等強度懸臂梁、第二等強度懸臂梁均采用鎳基合金制成；所述導(dǎo)熱套筒采用石墨制成；所述保溫套筒采用莫來石制成。

8、所述第一等強度懸臂梁包括第一左部梁段、第一中間梁段、第一右部梁段；第一左部梁段為矩形片狀結(jié)構(gòu)；第一中間梁段為左端寬右端窄的等腰梯形片狀結(jié)構(gòu)，且第一中間梁段的左端寬度等于第一左部梁段的寬度；第一右部梁段為矩形片狀結(jié)構(gòu)，且第一右部梁段的寬度等于第一中間梁段的右端寬度；第一左部梁段的厚度、第一中間梁段的厚度、第一右部梁段的厚度均一致；所述第二等強度懸臂梁包括第二左部梁段、第二中間梁段、第二右部梁段；第二左部梁段為矩形片狀結(jié)構(gòu)；第二中間梁段為左端窄右端寬的等腰梯形片狀結(jié)構(gòu)，且第二中間梁段的左端寬度等于第二左部梁段的寬度；第二右部梁段為矩形片狀結(jié)構(gòu)，且第二右部梁段的寬度等于第二中間梁段的右端寬度；第二左部梁段的厚度、第二中間梁段的厚度、第二右部梁段的厚度均一致。

9、一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定方法，該方法是基于本發(fā)明所述的一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置實現(xiàn)的，該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的：

10、步驟一：分別選取應(yīng)變片、第一聲表面波應(yīng)變傳感器、第二聲表面波應(yīng)變傳感器；將應(yīng)變片粘貼于第二等強度懸臂梁的應(yīng)力最大處；將第一聲表面波應(yīng)變傳感器粘貼于第一等強度懸臂梁的應(yīng)力最大處；將第二聲表面波應(yīng)變傳感器粘貼于第一等強度懸臂梁的左端上表面；

11、步驟二：分別選取動態(tài)應(yīng)變測試儀、第一射頻收發(fā)器、第二射頻收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)分析儀、上位機、高頻電源；將應(yīng)變片與動態(tài)應(yīng)變測試儀連接；將第一聲表面波應(yīng)變傳感器和第二聲表面波應(yīng)變傳感器均與第一射頻收發(fā)器連接；將第一射頻收發(fā)器固定于底架的左側(cè)邊上端面；將第一射頻收發(fā)器與第二射頻收發(fā)器無線連接；將第二射頻收發(fā)器與網(wǎng)絡(luò)分析儀連接；將動態(tài)應(yīng)變測試儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀均與上位機連接；將高頻電源與感應(yīng)線圈連接；

12、步驟三：分別對諧振頻率與應(yīng)力之間的關(guān)系、諧振頻率與溫度之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定；具體步驟如下：

13、步驟a：將第二等強度懸臂梁置于常溫環(huán)境下；然后，調(diào)節(jié)位置靠右的螺旋測微器，使得該螺旋測微器的測量頭向下移動一段距離，由此對第二等強度懸臂梁施加應(yīng)力，使得第二等強度懸臂梁產(chǎn)生撓度；

14、在施加應(yīng)力的過程中，應(yīng)變片輸出的應(yīng)力發(fā)生變化；應(yīng)變片輸出的應(yīng)力變化量傳輸至動態(tài)應(yīng)變測試儀，動態(tài)應(yīng)變測試儀一方面對其進(jìn)行記錄，另一方面將其傳輸至上位機；

15、步驟b：啟動高頻電源，高頻電源輸出的高頻電流經(jīng)感應(yīng)線圈轉(zhuǎn)換為高頻電磁場；在高頻電磁場的作用下，導(dǎo)熱套筒產(chǎn)生渦流并發(fā)熱，由此對第一聲表面波應(yīng)變傳感器和第二聲表面波應(yīng)變傳感器進(jìn)行加熱；然后，網(wǎng)絡(luò)分析儀發(fā)出激勵信號，激勵信號依次經(jīng)第二射頻收發(fā)器、第一射頻收發(fā)器傳輸至第一聲表面波應(yīng)變傳感器和第二聲表面波應(yīng)變傳感器，使得第一聲表面波應(yīng)變傳感器和第二聲表面波應(yīng)變傳感器開始工作；然后，調(diào)節(jié)位置靠左的螺旋測微器，使得該螺旋測微器的測量頭向下移動一段距離，該距離等于步驟a中位置靠右的螺旋測微器的測量頭所移動的距離，由此對第一等強度懸臂梁施加應(yīng)力，使得第一等強度懸臂梁產(chǎn)生撓度，該撓度等于步驟a中第二等強度懸臂梁所產(chǎn)生的撓度；

16、在加熱及施加應(yīng)力的過程中，第一聲表面波應(yīng)變傳感器和第二聲表面波應(yīng)變傳感器輸出的諧振頻率均發(fā)生變化，第一聲表面波應(yīng)變傳感器輸出的諧振頻率變化量由溫度變化和應(yīng)力變化共同引起，第二聲表面波應(yīng)變傳感器輸出的諧振頻率變化量僅由溫度變化引起；第一聲表面波應(yīng)變傳感器和第二聲表面波應(yīng)變傳感器輸出的諧振頻率變化量均依次經(jīng)第一射頻收發(fā)器、第二射頻收發(fā)器傳輸至網(wǎng)絡(luò)分析儀，網(wǎng)絡(luò)分析儀一方面對其進(jìn)行記錄，另一方面將其傳輸至上位機；

17、步驟c：上位機將第一聲表面波應(yīng)變傳感器和第二聲表面波應(yīng)變傳感器輸出的諧振頻率變化量作差，由此得到僅由應(yīng)力變化引起的諧振頻率變化量；然后，上位機根據(jù)僅由應(yīng)力變化引起的諧振頻率變化量，對諧振頻率與應(yīng)力之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定；

18、步驟d：上位機根據(jù)第二聲表面波應(yīng)變傳感器輸出的諧振頻率變化量，即僅由溫度變化引起的諧振頻率變化量，對諧振頻率與溫度之間的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。

19、與現(xiàn)有標(biāo)定裝置相比，本發(fā)明不再采用單懸臂梁結(jié)構(gòu)，而是采用雙懸臂梁結(jié)構(gòu)，并結(jié)合全新的標(biāo)定方法，實現(xiàn)了將應(yīng)力對聲表面波應(yīng)變傳感器的影響和溫度對聲表面波應(yīng)變傳感器的影響進(jìn)行解耦，由此有效確保了標(biāo)定結(jié)果的可靠性和一致性。

20、本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有標(biāo)定裝置在標(biāo)定聲表面波應(yīng)變傳感器時標(biāo)定結(jié)果的可靠性和一致性較差的問題，適用于聲表面波應(yīng)變傳感器的標(biāo)定。

技術(shù)特征：

1.一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于：包括底架（1）、第一等強度懸臂梁（2.1）、第二等強度懸臂梁（2.2）、導(dǎo)熱套筒（3）、保溫套筒（4）、感應(yīng)線圈（5）、頂架（6）、兩個螺旋測微器（7）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于：所述第一等強度懸臂梁（2.1）、第二等強度懸臂梁（2.2）均采用鎳基合金制成；所述導(dǎo)熱套筒（3）采用石墨制成；所述保溫套筒（4）采用莫來石制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置，其特征在于：所述第一等強度懸臂梁（2.1）包括第一左部梁段、第一中間梁段、第一右部梁段；第一左部梁段為矩形片狀結(jié)構(gòu)；第一中間梁段為左端寬右端窄的等腰梯形片狀結(jié)構(gòu)，且第一中間梁段的左端寬度等于第一左部梁段的寬度；第一右部梁段為矩形片狀結(jié)構(gòu)，且第一右部梁段的寬度等于第一中間梁段的右端寬度；第一左部梁段的厚度、第一中間梁段的厚度、第一右部梁段的厚度均一致；所述第二等強度懸臂梁（2.2）包括第二左部梁段、第二中間梁段、第二右部梁段；第二左部梁段為矩形片狀結(jié)構(gòu)；第二中間梁段為左端窄右端寬的等腰梯形片狀結(jié)構(gòu)，且第二中間梁段的左端寬度等于第二左部梁段的寬度；第二右部梁段為矩形片狀結(jié)構(gòu)，且第二右部梁段的寬度等于第二中間梁段的右端寬度；第二左部梁段的厚度、第二中間梁段的厚度、第二右部梁段的厚度均一致。

4.一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定方法，該方法是基于如權(quán)利要求1所述的一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置實現(xiàn)的，其特征在于：該方法是采用如下步驟實現(xiàn)的：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及傳感器標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。一種高溫應(yīng)變傳感器標(biāo)定裝置，包括底架、第一等強度懸臂梁、第二等強度懸臂梁、導(dǎo)熱套筒、保溫套筒、感應(yīng)線圈、頂架、兩個螺旋測微器；第一等強度懸臂梁的左端下表面與底架的左側(cè)邊上端面固定；第二等強度懸臂梁的右端下表面與底架的右側(cè)邊上端面固定；導(dǎo)熱套筒套設(shè)于第一等強度懸臂梁外側(cè)；保溫套筒套設(shè)于導(dǎo)熱套筒的外側(cè)面；感應(yīng)線圈纏繞于保溫套筒的外側(cè)面；兩個螺旋測微器分別固定于頂架的兩個側(cè)邊下端面。本發(fā)明解決了現(xiàn)有標(biāo)定裝置在標(biāo)定聲表面波應(yīng)變傳感器時標(biāo)定結(jié)果的可靠性和一致性較差的問題，適用于聲表面波應(yīng)變傳感器的標(biāo)定。

技術(shù)研發(fā)人員：董和磊,鄭引榮,譚秋林,龐俊奇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/10