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Development of a Calibration Device for Vibrating Wire Strain Gauges Based on Hydraulic Drive
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摘要: 传统振弦式应变计校准装置一般采用人力或小功率电机驱动作为驱动力，难以满足需施加大测力的振弦式应变计校准要求。基于此，设计并研制了一种基于液压驱动的振弦式应变计校准装置，以解决大测力振弦式应变计难校准的问题。校准装置可以在50～200 mm范围内调整，设计了通用夹具来实现不同尺寸、不同型号和不同形状振弦式应变计的装夹紧固。该装置结构紧凑，操作便利省力，经验证液压驱动在极大减轻校准所需施加力的同时，校准结果与传统应变计测量数据相一致，验证实验的测量不确定度U=0.6%(k=2)，小于0.7%，满足校准规范要求。Abstract: Traditional vibrating wire strain gauge calibration devices generally use manual or low-power motor drives as the driving force, making it difficult to meet the calibration requirements of vibrating wire strain gauges that require large measurement forces. To address this issue, a hydraulic-driven vibrating wire strain gauge calibration device has been designed and developed. The calibration device can be adjusted within a range of 50-200 mm, and a universal fixture has been designed to achieve clamping and fastening of vibrating wire strain gauges of different sizes, models, and shapes. The device features a compact structure and convenient, labor-saving operation. It has been verified that the hydraulic drive greatly reduces the force required for calibration, while the calibration results remain consistent with traditional strain gauge measurement data. The experimental measurement uncertainty U=0.6% (k=2) is less than 0.7%, meeting the calibration specification requirements.
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图 2 几种不同类型振弦式应变计实物图
Figure 2. Physical images of several different types of vibrating wire strain gauges
图 4 、校准装置结构图
注：1、底座；2、固定平台；3、移动滑台；4、液压驱动装置；5、液压油管道；6、液压连接板；7、位移传感器；8、位移传感器调节台；9、三角固定板；10、专用夹具；11、被测振弦式应变计。
Figure 4. Calibration device structure diagram
图 8 被测振弦式应变计实物图
Figure 8. Physical diagram of the measured vibrating string strain gauge
表 1 标准不确定度一览表
Table 1. List of standard uncertainties
标准不确
定度分量不确定度来源 标准不确
定度u(xi)$ {u}_{1} $ 校准装置读数误差引入的不确定度分量 $ 0.002{\text{%}} $ $ {u}_{2} $ 由校准装置频率数据采集仪
引入的不确定度分量$ 0.058{\text{%}} $ $ {u}_{3} $ 校准装置重复性引入的不确定度分量 $ 0.29{\text{%}} $ $ {u}_{4} $ 传感器安装误差引入的不确定度分量 0 $ {u}_{5} $ 环境条件引入的不确定度分量 0 
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图(9) / 表(1)
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