[发明专利]无缝线路钢轨温度应力传感节点的标定方法

摘要

本发明无缝线路钢轨温度应力传感节点的标定方法属于传感分析及测量控制技术领域，特别涉及一种无缝线路钢轨温度应力传感节点的标定方法。该标定方法采用已知热膨胀系数低的材料作为标准，模拟无缝线路钢轨，在传感节点上预先测量这种低膨胀材料的应变，以模拟测量无缝线路钢轨温度力，根据测量结果与理论值的差值标定传感节点的温漂误差大小，在监测实际无缝线路钢轨温度力和锁定轨温时进行温漂误差补偿。该标定方法能够快速、简单的在实验室内测出传感节点的温漂误差，对传感节点进行标定，对节点工程应用之前起到质量检测的作用。并且能在节点监测实际无缝线路钢轨温度力和锁定轨温的过程中进行温漂误差补偿，提高测量精度。

主权项

1.一种无缝线路钢轨温度应力传感节点的标定方法，其特征在于，一种无缝线路钢轨温度应力传感节点的标定方法，采用已知热膨胀系数低的材料作为标准，模拟无缝线路钢轨，在传感节点上预先测量这种低膨胀材料的应变，以模拟测量无缝线路钢轨温度力，根据测量结果与理论值的差值标定传感节点的温漂误差大小，并且，在监测实际无缝线路钢轨温度力和锁定轨温时进行温漂误差补偿；该标定方法包括以下步骤：1)测量前准备首先，按照国标GB/T4339-2008测量所用低膨胀材料的热膨胀系数，然后将所用低膨胀材料进行加工，制成合适大小的低膨胀块（8），将待测钢轨材料也进行加工，制成合适大小的补偿块（4）；在低膨胀块（8）表面按照规定工艺粘贴工作应变片（7），在补偿块（4）表面粘贴补偿应变片（6）和温度传感器（5）；将温度传感器（5）与温度单元（3）连接，补偿应变片（6）和工作应变片（7）与应变单元（2）连接，工作应变片（7）通过航空插头（H₁）连接到传感节点（1）上，工作应变片（7）、补偿应变片（6）和两个桥臂电阻（R）组成惠斯通电桥；2)温漂误差测量将测量系统全部放置于高低温试验箱内，在室温下，待节点所测应变数据稳定后清零，然后调节高低温试验箱的温度，以低于0.5℃/min的速率连续升降温周期变化，模拟无缝线路钢轨温度变化，温度变化范围参考无缝线路钢轨一年内的温度变化，测量这一过程中的应变和温度数据；3)数据处理取每组应变和温度数据的平均值，对应变数据消除低膨胀块本身热膨胀系数的影响，得到修正后应变：ε_x＝ε_d-α_d×(T-T₀)，其中，ε_x是修正后应变；ε_d是节点测得的应变；α_d是低膨胀块的热膨胀系数；T是模拟钢轨的温度；T₀是清零时模拟钢轨的温度；按公式σ＝E×ε计算模拟的钢轨应力，按公式计算模拟的锁定轨温；其中，E是钢轨弹性模量，取E=206GPa；α是无缝线路钢轨热膨胀系数，取α=11.8×10^-6με/℃；再分别计算钢轨应力测量误差Δσ＝σ-E×α×(T-T₀)和锁定轨温测量误差ΔT＝T_s-T₀；对于误差比较小、满足使用精度要求的节点，可直接投入使用；对于峰值过大、数据趋势杂乱无章、大幅度跳变突变以及误差特别大的节点，直接筛选掉；对于误差比较大但是误差与温度的规律比较稳定的节点，根据温度与误差的关系，在实际监测钢轨应力和锁定轨温时进行误差补偿；具体误差补偿过程为：将温度与应变数据线性拟合，线性拟合方程为y＝kx+b，其一次项系数k即为温度每上升1℃节点测得的应变值，此节点的温漂误差为Δ＝k-(α_d-α)；应用温漂误差为Δ的节点监测实际无缝线路钢轨温度力和锁定轨温时，对节点进行温漂误差补偿，得到温漂误差补偿后的应变ε＝ε_g-Δ×(T_g-T_g0)，其中：ε为温漂补偿后的应变，ε_g为节点补偿前测得的实际无缝线路钢轨应变值，T_g是钢轨温度，T_g0是清零时的钢轨温度。