智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，包括數據采集系統(tǒng)、位移采集模塊、電壓采集模塊和電源模塊，其中，位移采集模塊，用于監(jiān)測彈簧的壓縮位移，并將壓縮位移的電壓信號輸出至電壓采集模塊，電壓采集模塊接收位移傳感器傳輸的電壓信號，并將其傳輸至數據采集系統(tǒng)；數據采集系統(tǒng)接收電壓采集模塊傳輸的壓縮位移電壓信號，將其解調為彈簧輸出位移，然后計算彈簧正壓力，壓接端子的應力和應變，并將計算結果通過上位機界面進行顯示；通過本發(fā)明的系統(tǒng)可以獲得監(jiān)測工作狀態(tài)下壓接端子的彈簧正壓力、端子最大應力以及應變大小，為判斷壓接端子工作狀態(tài)提供幫助。
【專利說明】智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，屬于電能表智能化檢定【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電能表智能化檢定流水線實現了電能表的出庫、配發(fā)、上料、掛表、定位、接線、掃描局號、液晶識別、拆線、裝箱、下料、組盤、入庫等全過程的智能化、自動化，擺脫大量人工繁雜工作，徹底改變了傳統(tǒng)電能表檢定作業(yè)模式，提高了檢定效率，降低了勞動強度，電能計量管理的質量和安全水平全面提升。通過電能表自動化檢定流水線的推廣應用，消除人為和地域因素引起的檢定質量差異，有效提高檢定和配送工作質量效率和計量管理水平，提高檢定的工作效率、可靠性、穩(wěn)定性。壓接技術的可靠性是確保智能電能表自動化檢定的關鍵，端子在壓接過程中由于接觸會產生一定的接觸應力，接觸應力的大小關系到材料的破壞、結構的屈曲以及接觸電阻的大小，需要一套可靠的測試系統(tǒng)對其應力變化進行監(jiān)測。
【發(fā)明內容】
[0003]為了彌補現有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種可以適用于大電流、無法粘貼應變片情況下檢測壓接過程中端子應力水平的測試系統(tǒng)，根據位移傳感器和電壓采集傳感器實時采集的信號進行反饋，實現對彈簧正壓力的監(jiān)測、端子應力的計算以及應變狀態(tài)的反饋。
[0004]為了解決上述的技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0005]智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，包括數據采集系統(tǒng)、位移采集模塊、電壓采集模塊和電源模塊，其中，
[0006]位移采集模塊包括與壓接端子連接的位移傳感器，用于監(jiān)測彈簧的壓縮位移，并將壓縮位移的電壓信號輸出至電壓采集模塊，所述位移傳感器與壓接端子的底部通過套筒固定，保證兩者相連并絕緣；
[0007]電壓采集模塊與位移采集模塊相連接，電壓采集模塊包括電壓采集傳感器，所述電壓采集傳感器接收位移傳感器傳輸的電壓信號，并將其傳輸至數據采集系統(tǒng)；
[0008]數據采集系統(tǒng)包括上位機，所述電壓采集模塊通過串口與上位機相連，所述上位機包括上位機顯示界面；
[0009]電源模塊與位移采集模塊和電壓采集模塊相連接，為位移傳感器和電壓采集傳感器提供輸入電源。
[0010]前述的位移傳感器為直桿位移傳感器。
[0011]前述的上位機顯示界面采用Labview軟件編寫。
[0012]前述的上位機采集位移傳感器產生的壓縮位移電壓信號，并通過Labview軟件將其解調為彈簧輸出位移，然后采用Labview軟件編寫程序，計算彈簧正壓力，壓接端子的應力和應變，并將計算結果通過上位機顯示界面進行顯示。
[0013]前述的上位機利用彈簧力計算公式編寫Labview程序，根據彈簧輸出位移計算彈簧正壓力，所述彈簧力計算公式為，F = KX AL，其中，F為彈簧正壓力，K為彈簧的剛度系數，AL為彈簧位移。
[0014]前述的上位機計算壓接端子應力的方法為:
[0015]6-1)測量壓接端子橫截面積A ；
[0016]6-2)編寫Labview程序，將計算得到的彈簧正壓力F與壓接端子橫截面積A相除，得到壓縮應力；
[0017]6-3)利用應力集中理論和實驗標定確定端子應力集中系數η ；
[0018]6-4)編寫Labview程序，將壓縮應力與應力集中系數η相乘，得到壓接端子應力σ ;
[0019]前述的上位機利用材料胡克定律編寫Labview程序，計算壓接端子應變，所述胡克定律的表達式為，f其中，ε為壓接端子應變，σ為壓接端子應力，E為彈簧的彈性模量。
[0020]通過本發(fā)明的系統(tǒng)可以獲得監(jiān)測工作狀態(tài)下壓接端子的彈簧正壓力、端子最大應力以及應變大小，為判斷壓接端子工作狀態(tài)提供幫助。
[0021]通過采用上述技術方案，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022](I)結構簡單易安裝，結構可進一步擴展，可適用于多路壓接端子的同時測試工作，其中，位移傳感器可以自由拆卸，即可以同時或分別對不同壓接端子進行測試試驗；
[0023](2)操作簡便，在安裝位移傳感器時，只需要與端子接觸，避免安裝帶來的誤差；
[0024](3)本發(fā)明通過程序界面可以實現對端子壓接過程中的位移、彈簧力、應力和應變進行監(jiān)測，數據實時采集保存并能顯示在程序界面中；
[0025](4)適用于大電流工作環(huán)境以及不適用于直接黏貼應變片的情況，通過對應力應變的監(jiān)測增加了壓接過程中的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)原理示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)測試壓接端子應力應變的連接結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術方案進行進一步說明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)包括數據采集系統(tǒng)、位移采集模塊、電壓采集模塊和電源模塊，其中，
[0030]位移采集模塊包括與壓接端子相連的位移傳感器，用于監(jiān)測彈簧的壓縮位移，并將壓縮位移的電壓信號輸出至電壓采集模塊，位移傳感器與壓接端子的底部通過套筒固定，保證兩者相連并絕緣，位移采集模塊通過電源模塊為其提供電源；優(yōu)選的，本發(fā)明采用直桿位移傳感器。
[0031]電壓采集模塊包括電壓采集傳感器，電壓采集模塊與位移采集模塊相連接，接收位移傳感器傳來的電壓信號，并將其傳輸至數據采集系統(tǒng)，電壓采集模塊采用電源模塊為其提供電源。
[0032]數據采集系統(tǒng)包括上位機，所述電壓采集模塊通過串口與上位機相連，上位機接收電壓采集模塊傳輸的壓縮位移電壓信號，并通過Labview軟件將其調節(jié)為彈簧輸出位移，然后采用Labview軟件編寫程序，根據輸出位移計算彈簧正壓力，根據正壓力計算壓接端子應力，根據應力計算壓接端子應變，并將計算結果通過上位機顯示界面進行顯示。
[0033]本發(fā)明中，利用Labview軟件編寫應力應變測試系統(tǒng)顯示界面即上位機顯示界面，通過Labview程序讀取位移信號并計算應力、應變大小，實時得到壓接過程中端子應力、應變數據，實現對壓接端子的可靠性監(jiān)測。
[0034]如圖2所示，位移傳感器與壓接端子的底部相連，可以在壓接過程中獲得彈簧的變形，電源模塊為位移傳感器和電壓采集模塊提供電源，電壓采集模塊與位移傳感器相連，然后再通過串口連接上位機，上位機通過Labview程序把信號提取并計算彈簧正壓力、端子應力以及應變大小。
[0035]本發(fā)明系統(tǒng)的工作過程為:
[0036]根據圖2所示連接好各部分組件，接通電源，把位移傳感器與壓接端子固聯在一起，打開上位機，運行Labview軟件，端子壓接過程中能實時獲得端子的應力、應變大小。
[0037]壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)主要涉及以下幾個方面的內容，原理如下:
[0038](I)端子彈簧的正壓力
[0039]電能表檢定裝置在工作時，由于彈簧受壓會產生正壓力，正壓力的大小關系到端子的應力水平。本系統(tǒng)測試正壓力的原理是利用位移傳感器連接在端子底部，壓接結束后，由于彈簧的作用使端子回復到原來位置，使端子發(fā)生位移，位移的變化改變傳感器內部電阻的變化最終導致輸出電壓的變化，通過電壓采集系統(tǒng)獲得輸出電壓，利用上位機對電壓進行解調獲得彈簧輸出位移，根據彈簧力計算公式，利用Labview軟件編寫程序，即可獲得正壓力的大小，彈簧力計算公式為，
[0040]F = KXAL(I)
[0041]式中，F為彈簧正壓力，K為彈簧的剛度系數，AL為彈簧壓接位移。
[0042](2)壓接端子應力計算
[0043]電能表檢定裝置在工作時，由于接觸作用產生應力集中現象，這也是結構產生的最大應力部位。傳統(tǒng)上應力的測試需要在測試部位黏貼應變片，由于電能表檢定裝置接觸部位無法黏貼應變片，無法采用這種傳統(tǒng)的測試方式。采用本發(fā)明，可以利用彈簧正壓力計算壓接端子應力大小，具體的方式如下，
[0044]I)測量壓接端子橫截面積A ；
[0045]2)編寫Labview程序，將計算得到的彈簧正壓力F與壓接端子橫截面積A相除，得到壓縮應力；
[0046]3)利用應力集中理論和實驗標定確定端子應力集中系數η，本實施例中，應力集中系數Π取2.55 ;
[0047]4)編寫Labview程序，將壓縮應力與應力集中系數η相乘，得到壓接端子近似應力σ ;
F
[0048]σ = —χη(2)
A[0049]式中，F為彈簧正壓力，A為端子橫截面積，η為考慮端子頭部的應力集中系數，可以通過實驗和理論進行標定。
[0050](3)壓接端子應變計算
[0051]由于壓接應力的作用，端子產生一定的應變，利用材料胡克定律編寫Labview程序，計算壓接端子應變，胡克定律的表達式如下
[0052]
【權利要求】
1.智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，其特征在于，包括數據采集系統(tǒng)、位移采集模塊、電壓采集模塊和電源模塊，其中， 位移采集模塊包括與壓接端子連接的位移傳感器，用于監(jiān)測彈簧的壓縮位移，并將壓縮位移的電壓信號輸出至電壓采集模塊，所述位移傳感器與壓接端子的底部通過套筒固定，保證兩者相連并絕緣； 電壓采集模塊與位移采集模塊相連接，電壓采集模塊包括電壓采集傳感器，所述電壓采集傳感器接收位移傳感器傳輸的電壓信號，并將其傳輸至數據采集系統(tǒng)； 數據采集系統(tǒng)包括上位機，所述電壓采集模塊通過串口與上位機相連，所述上位機包括上位機顯示界面； 電源模塊與位移采集模塊和電壓采集模塊相連接，為位移傳感器和電壓采集傳感器提供輸入電源。
2.根據權利要求1所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述位移傳感器為直桿位移傳感器。
3.根據權利要求1所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機顯示界面采用Labview軟件編寫。
4.根據權利要求1所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機采集位移傳感器產生的壓縮位移電壓信號，并通過Labview軟件將其解調為彈簧輸出位移，然后采用Labview軟件編寫程序，計算彈簧正壓力，壓接端子的應力和應變，并將計算結果通過上位機顯示界面進行顯示。
5.根據權利要求4所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機利用彈簧力計算公式編寫Labview程序，根據彈簧輸出位移計算彈簧正壓力，所述彈簧力計算公式為，F = KX AL，其中，F為彈簧正壓力，K為彈簧的剛度系數，AL為彈簧位移。
6.根據權利要求4所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機計算壓接端子應力的方法為: 6-1)測量壓接端子橫截面積A ； 6-2)編寫Labview程序，將計算得到的彈簧正壓力F與壓接端子橫截面積A相除，得到壓縮應力； 6-3)利用應力集中理論和實驗標定確定端子應力集中系數η ； 6-4)編寫Labview程序，將壓縮應力與應力集中系數η相乘，得到壓接端子應力σ。
7.根據權利要求4所述的智能電能表自動化檢定裝置壓接端子的應力應變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機利用材料胡克定律編寫Labview程序，計算壓接端子應變，所述胡克定律的表達式為，ef，其中，ε為壓接端子應變，σ為壓接端子應力，E為彈簧的彈性模量。
【文檔編號】G01L1/04GK103592060SQ201310547832
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權日:2013年11月7日
【發(fā)明者】劉建, 黃奇峰, 王忠東, 徐晴, 范潔, 蔡奇新, 裘進浩 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司電力科學研究院, 江蘇省電力公司, 南京航空航天大學