本發(fā)明屬于工程安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及到一種用于位移傳感器的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的立式智能檢驗(yàn)儀及其檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

監(jiān)測(cè)儀器大多在隱蔽的工作環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行。儀器一旦埋設(shè)安裝之后，通常就無法進(jìn)行檢修和更換。因此，對(duì)所有將要埋設(shè)的儀器，必須對(duì)其出廠參數(shù)的可靠性、儀器自身工作的穩(wěn)定性和外觀等進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，確保使用的儀器各項(xiàng)性能滿足要求。

位移傳感器為變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中使用最為頻繁的一類傳感器之一，目前現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)主要采用以下方式進(jìn)行：

(1)準(zhǔn)備檢驗(yàn)設(shè)備和工具

大、小校正架各一臺(tái)(含專用夾具各1套)，大、小量程百分表和千分表各2只，讀數(shù)儀一臺(tái)，游標(biāo)卡尺一付，工具(含扳手、改錐)一套，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)記錄表格若干。

(2)讀取初始讀數(shù)

將儀器型號(hào)、量程、廠家編號(hào)填寫于記錄表格后，用讀數(shù)儀讀取傳感器的初始讀數(shù)。

(3)預(yù)拉

將傳感器通過專用夾具裝在大校正儀上用螺栓上緊，搖校正儀手柄對(duì)儀器進(jìn)行預(yù)拉。

(4)分級(jí)拉、退檢驗(yàn)

按量程等分不少于6級(jí)進(jìn)行拉、退并將測(cè)值記入表中，三個(gè)循環(huán)后結(jié)束。

(5)計(jì)算

傳感器所產(chǎn)生的位移(或變形)與輸出頻率模數(shù)f成線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換公式一般為：

si＝k(f0-fi)

式中：si—i時(shí)刻傳感器反映的位移；

k—傳感器系數(shù)

f0—零點(diǎn)壓力輸出模數(shù)

fi—對(duì)應(yīng)si的輸出模數(shù)

校準(zhǔn)曲線按上式處理，計(jì)算有關(guān)指標(biāo)時(shí)，其工作特性曲線可采用最小二乘直線，即：

n＝a+bsi

式中：n—輸出頻率的平方差

a—最小二乘直線的截距

b—最小二乘直線的斜率。

位移為零點(diǎn)輸出模數(shù)f0：

額定位移時(shí)的輸出頻率：

額定輸出：

f＝f0-fni

分辯率(最小讀數(shù))：

非直線度：

滯后：

不重復(fù)度：

綜合誤差：

上列式中：

m—試驗(yàn)循環(huán)的遍(次)數(shù)(m＝1、2、……m)；

fnj—第j次加荷和退荷測(cè)量時(shí)，位移為零點(diǎn)時(shí)的輸出頻率值；

fnij—第j次加荷至額定位移值時(shí)的輸出頻率值；

δfl—平均校準(zhǔn)曲線與工作直線偏差的最大值；

δfh—回程平均校準(zhǔn)曲線與進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線，位移相同測(cè)試點(diǎn)輸出偏差最大值；

δfr—進(jìn)程和回程重復(fù)校準(zhǔn)時(shí)，各測(cè)試點(diǎn)輸出偏差的最大值；

δfc—進(jìn)程平均校準(zhǔn)曲線和回程平均校準(zhǔn)曲線二者與工作直線偏差最大值；

f—額定輸出頻率的平方差；

fs—傳感器滿量程輸出頻率值。

(6)檢驗(yàn)結(jié)果的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)定儀器是否合格，除現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的儀器分辨率與廠家提供的分辨率的相對(duì)誤差小于1％外，還需滿足以下條件：

不重復(fù)度應(yīng)不大于0.5％f.s；

滯后應(yīng)不大于1％f.s；

非直線度應(yīng)不大于2％f.s；

綜合誤差應(yīng)不大于2.5％f.s。

對(duì)于位移傳感器，現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法雖然較為成熟，但在實(shí)際操作過程中仍然存在以下明顯缺陷：

(1)校正架的適應(yīng)性差，現(xiàn)場(chǎng)往往需要根據(jù)傳感器的實(shí)際尺寸自行加工與之相匹配的專用夾具，往往需要加工多種尺寸的夾具，且夾具的可重復(fù)利用度低。

(2)傳感器的預(yù)拉為人工操作，如果對(duì)校正架的操作方法不熟練，有可能將傳感器拉壞。

(3)在拉壓過程中要確保傳感器始終處于軸心受力狀態(tài)，即要求傳感器固定在校正架上后，其軸線與夾具中心、傳力桿軸線均處于一條直線上。但是，由于傳感器是通過夾具水平固定在校正架上，在固定過程中受重力影響，難以保證其處于絕對(duì)的水平狀態(tài)，從而影響檢驗(yàn)成果的精度。

(4)整個(gè)檢驗(yàn)過程均為人工操作，對(duì)人員的專業(yè)素質(zhì)要求高，而且不可避免的會(huì)存在偶然誤差，影響檢驗(yàn)成果精度。

(5)傳感器的拉、退需要按其量程等分不少于6級(jí)進(jìn)行，循環(huán)3次，操作過程繁瑣，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，而且對(duì)過程的控制和歷次讀數(shù)的要求均非常嚴(yán)格，否則達(dá)不到預(yù)期效果。

(6)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行多項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算，計(jì)算方法較為繁瑣且評(píng)判指標(biāo)多，極易出現(xiàn)錯(cuò)誤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)手段存在的問題，開發(fā)一套位移傳感器立式智能檢驗(yàn)儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)位移傳感器檢驗(yàn)的全過程自動(dòng)化控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的快速固定，并使其始終處于軸心受力狀態(tài)，確保檢驗(yàn)成果精度。同時(shí)，具有自動(dòng)存儲(chǔ)、計(jì)算和輸出檢驗(yàn)成果的功能，在確保檢驗(yàn)成果質(zhì)量滿足要求的前提下，可大大提高工作效率，并對(duì)于本專業(yè)一般人員也易于操作和掌握。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種位移傳感器立式智能檢驗(yàn)儀，包括豎直方向同軸的固定夾具和活動(dòng)夾具；

所述活動(dòng)夾具的移動(dòng)方向與軸線一致，且活動(dòng)夾具依次與可多角度調(diào)節(jié)球頭、傳動(dòng)螺紋桿、伺服電機(jī)相連，可多角度調(diào)節(jié)球頭上設(shè)置有球體鎖緊旋鈕；

所述伺服電機(jī)與上位機(jī)連接。

所述固定夾具固定連接在外殼體底部。

所述外殼體上設(shè)置有水平水準(zhǔn)泡。

所述外殼體底部設(shè)置有可調(diào)柱腳。

所述外殼體上設(shè)置有顯示器。

所述外殼體上設(shè)置有數(shù)據(jù)采集模塊接口，振弦式儀器接口，差阻式儀器接口和電位器式儀器接口。

一種采用權(quán)利要求所述的位移傳感器立式智能檢驗(yàn)儀的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

第一步：確定傳感器的類型和型號(hào)；

第二步：調(diào)平，確保活動(dòng)夾具和固定夾具的軸線垂直于水平面；

第三步：固定傳感器，將固定旋鈕松開，使得活動(dòng)夾具處于自由狀態(tài)，然后將傳感器一端固定在活動(dòng)夾具上，旋緊固定旋鈕，啟動(dòng)伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)螺紋桿帶動(dòng)活動(dòng)夾具往固定夾具一側(cè)移動(dòng)，直至傳感器的另一端進(jìn)入固定夾具內(nèi)；

第四步：設(shè)置程序，對(duì)檢驗(yàn)參數(shù)、檢驗(yàn)過程、輸入輸出進(jìn)行設(shè)置，將傳感器電纜接入相應(yīng)接口，將數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)采集模塊接口連接；

第五步：檢驗(yàn)，啟動(dòng)檢驗(yàn)儀，通過預(yù)設(shè)程序或?qū)刖幋a控制伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)，通過自動(dòng)化采集模塊將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和輸出。

固定夾具和活動(dòng)夾具結(jié)構(gòu)相同，包括底座、蓋體和帶有從動(dòng)錐齒輪的螺紋桿；底座上有一連接孔；蓋體外端面為鎖緊塊，蓋體與底座之間為旋轉(zhuǎn)環(huán)，蓋體內(nèi)有一連接柱，連接柱上開有第一定位孔，蓋體的內(nèi)側(cè)壁上開有第二定位孔，蓋體端面上開有滑移槽；鎖緊塊下端與螺紋桿相連，旋轉(zhuǎn)環(huán)上有一驅(qū)動(dòng)錐齒輪，驅(qū)動(dòng)錐齒輪的端面上開有帶螺紋的通孔。

夾具通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)錐齒輪從而帶動(dòng)從動(dòng)錐齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)與從動(dòng)錐齒輪同軸的螺紋桿旋轉(zhuǎn)，由于螺紋桿的兩端分別固定在蓋體連接柱上的第一定位孔和蓋體側(cè)壁上的第二定位孔內(nèi)，因此螺紋桿只能沿其自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面，鎖緊塊下端與螺紋桿連接，當(dāng)螺紋桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于蓋體外端面的阻擋作用無法旋轉(zhuǎn)，只能沿著螺紋桿長(zhǎng)度方向來回移動(dòng)，多個(gè)鎖緊塊同時(shí)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了夾緊和松開的功能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明體現(xiàn)在以下方面：

本發(fā)明對(duì)于不同尺寸的傳感器均可簡(jiǎn)單快速夾緊，適用性強(qiáng)。同時(shí)，通過采用立式的方式，使得傳感器固定前，在重力作用下可處于垂直狀態(tài)，由此確保其在檢驗(yàn)過程中始終為軸心受力，有效保證了檢驗(yàn)成果精度。

本發(fā)明對(duì)位移傳感器檢驗(yàn)的全過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，具有自動(dòng)存儲(chǔ)、計(jì)算和輸出檢驗(yàn)成果的功能，正真意義上實(shí)現(xiàn)了智能化的操作，可有效避免人為誤差，保證檢驗(yàn)質(zhì)量滿足要求。

本發(fā)明對(duì)于本專業(yè)一般人員而言，也易于操作和掌握，不僅大大降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，而且可有效降低人員成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的工作流程示意圖；

圖3～圖8為本發(fā)明的夾具結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。本發(fā)明中，伺服電機(jī)2為常規(guī)設(shè)備，例如采用西門子v90系列。傳感器接口直接與數(shù)據(jù)采集模塊(譬如基康smartdata2000模塊)連接，可直接采集、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等，然后與上位機(jī)連接。數(shù)據(jù)采集方法為現(xiàn)有自動(dòng)化采集方法，但是數(shù)據(jù)的處理是可采用自行編制的程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分類、篩選、計(jì)算和結(jié)果輸出等功能?？啥嘟嵌日{(diào)節(jié)球頭6即采用球頭連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)自帶球頭鎖緊結(jié)構(gòu)，例如fotoprofph云臺(tái)系列中的球頭結(jié)構(gòu)和球體鎖緊旋鈕7。顯示器10作為上位機(jī)的輸入控制參數(shù)裝置，可以配備鍵盤或者直接采用觸摸屏。

如圖1所示，本發(fā)明包括一長(zhǎng)方體外殼體1，長(zhǎng)方體外殼體1根據(jù)功能分區(qū)可分為兩個(gè)區(qū)域，其中左半?yún)^(qū)域?yàn)橛^測(cè)區(qū)，右半?yún)^(qū)域?yàn)闄z驗(yàn)區(qū)。

檢驗(yàn)區(qū)的頂部安裝一伺服電機(jī)2，伺服電機(jī)2上連接有一傳動(dòng)螺紋桿3，伺服電機(jī)2可帶動(dòng)傳動(dòng)螺紋桿3轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)螺紋桿3上有活動(dòng)夾具4和固定夾具5，活動(dòng)夾具4上連接有球頭6，球頭6上有球體鎖緊旋鈕7?；顒?dòng)夾具4和固定夾具5之間連接一位移傳感器8。

觀測(cè)區(qū)靠近頂部邊沿有一水平水準(zhǔn)泡9，水平水準(zhǔn)泡9用以判斷本發(fā)明整體是否處于水平狀態(tài)。觀測(cè)區(qū)靠左側(cè)邊沿還有一垂直水準(zhǔn)泡11(當(dāng)外殼體1橫置時(shí)使用)。觀測(cè)區(qū)的底部四個(gè)角均有一可調(diào)柱腳13，可調(diào)柱腳13上均有一有調(diào)節(jié)旋鈕105，調(diào)節(jié)旋鈕105控制可調(diào)柱腳13的升降來調(diào)整本發(fā)明的水平和垂直。

觀測(cè)區(qū)有一顯示器10，顯示器10可對(duì)設(shè)置檢驗(yàn)參數(shù)、檢驗(yàn)過程、輸入輸出成果等進(jìn)行設(shè)置，并將檢驗(yàn)過程和成果顯示在顯示屏上。觀測(cè)區(qū)的上部為四個(gè)并排分布的接口101、接口102、接口103、接口104，接口101可接入振弦式儀器，接口102可接入差阻式儀器，接口103可接入電位器式儀器，接口104可接入自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集模塊。

本發(fā)明電源插頭12接入外部電源，為本發(fā)明提供穩(wěn)定電源。

如圖2所示，為本發(fā)明的工作流程：

第一步：室內(nèi)準(zhǔn)備。通過廠家資料，確定傳感器8的類型和型號(hào)。初步檢查本發(fā)明通電、顯示屏等是否正常。

第二步：調(diào)平。首先，觀察水平水準(zhǔn)泡9是否均居中。如果不居中，則通過調(diào)節(jié)旋鈕105控制可調(diào)柱腳13的升降來調(diào)整，確保本發(fā)明整體處于水平。

第三步：固定傳感器。將球體鎖緊旋鈕7松開，使得活動(dòng)夾具4處于自由狀態(tài)(垂直狀態(tài))。然后將傳感器8一端固定在活動(dòng)夾具4上，旋緊球體鎖緊旋鈕7。然后啟動(dòng)伺服電機(jī)2，驅(qū)使傳動(dòng)螺紋桿旋轉(zhuǎn)來帶動(dòng)活動(dòng)夾具4往固定夾具5一側(cè)活動(dòng)，至傳感器8的另一端將要接近固定夾具5時(shí)，關(guān)閉伺服電機(jī)2，然后手動(dòng)微調(diào)，使得傳感器8進(jìn)入固定夾具5內(nèi)，最后檢查傳感器8是否與兩端的夾具穩(wěn)固連接即可。

第四步：設(shè)置程序。在顯示器10處對(duì)檢驗(yàn)參數(shù)、檢驗(yàn)過程、輸入輸出成果等進(jìn)行設(shè)置，然后將根據(jù)傳感器8的類型，將其電纜接入與其對(duì)應(yīng)的接口101、102、103的其中一個(gè)內(nèi)，將自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集模塊與接口104連接。

第五步：檢驗(yàn)。啟動(dòng)本發(fā)明，其通過內(nèi)部程序或?qū)刖幋a來控制伺服電機(jī)2的運(yùn)動(dòng)，從而控制檢驗(yàn)的進(jìn)程、回程，并最終通過自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集模塊將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和輸出。

如圖3～8所示，為本發(fā)明采用的夾具，包括底座21、蓋體23和帶有從動(dòng)錐齒輪25的螺紋桿26；底座21為圓盤形，其上端面有一同軸圓柱體，圓柱體上端面有一連接孔211，連接孔211內(nèi)壁加工有螺紋；蓋體23外端面有6個(gè)沿端面圓周等間距分布的鎖緊塊24，鎖緊塊24下端與螺紋桿26相連，蓋體23與底座21之間為旋轉(zhuǎn)環(huán)22，蓋體23內(nèi)有一連接柱231，連接柱231上開有第一定位孔233，蓋體23的內(nèi)側(cè)壁上開有第二定位孔232，蓋體23端面上開有滑移槽234；旋轉(zhuǎn)環(huán)22上有一驅(qū)動(dòng)錐齒輪221，驅(qū)動(dòng)錐齒輪221的端面上開有帶螺紋的通孔222。蓋體23和連接柱231為圓柱體，且連接柱231與蓋體23的端面圓同軸，第一定位孔233沿連接柱231的端面圓周方向等間距分布，第二定位孔232沿蓋體23端面圓周方向等間距分布，第一定位孔233和第二定位孔232等高。

鎖緊塊24的橫截面呈扇形，鎖緊塊24的內(nèi)表面與橡膠墊片241相連，鎖緊塊24下方與滑動(dòng)塊243相連，滑動(dòng)塊243上開有螺紋孔242。

進(jìn)一步，第一定位孔233和第二定位孔232內(nèi)設(shè)置有軸承。

實(shí)際使用時(shí)，將鎖緊塊24下端的滑動(dòng)塊43穿過蓋體23上的滑動(dòng)槽234，然后將螺紋桿26旋入鎖緊塊24下端的螺紋孔242中，并把螺紋桿26的兩端分別插入第一定位孔233和第二定位孔232內(nèi)，接著將連接柱231插入旋轉(zhuǎn)環(huán)22上驅(qū)動(dòng)錐齒輪221端面的通孔222內(nèi)，連接柱231末端再與底座21上的螺紋孔211緊固連接，完成組裝。需要調(diào)整鎖緊塊24的夾持內(nèi)徑時(shí)，首先旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)圓環(huán)22，使得六個(gè)鎖緊塊24沿蓋體23的外端面的圓徑向活動(dòng)至適當(dāng)位置，確保傳感器8可自由放入。然后，反方向旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)環(huán)22，當(dāng)六個(gè)鎖緊塊24沿圓徑向活動(dòng)至與傳感器8貼合后，繼續(xù)旋緊旋緊環(huán)22兩到三圈，即可停止，此時(shí)傳感器8可靠固定。