專利名稱：超低溫抓握力測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超低溫抓握力測試裝置，尤其是指一種用于超低溫(低溫
可達-16(TC)環(huán)境下，對手套長時間抓握低溫物體(低至-196°C)的力量和防 低溫能力進行連續(xù)測試的裝置。
背景技術：
戴手套抓握低溫物體(-196°C)的情況經常存在，如戴手套抓握低溫液氮 管道、航天員出艙抓握低溫扶手等。但是對于手套抓握低溫物體的力量、時間 和熱防護能力的測試，目前還沒有一個裝置能進行系統(tǒng)測試，特別是手套本身 也在超低溫環(huán)境(低至-16(TC)下，就更沒有相關的測試裝置能用于此環(huán)境下。 而這種能力的測試有利于工作的設計和規(guī)劃，如航天員出艙時，可以根據手套 防低溫的能力規(guī)劃出艙的任務和時機。而目前的握力測試儀只能在常溫環(huán)境下 進行測試，在極端溫度下，普通握力測試儀的電子儀表無法正常工作。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種超低溫抓握力測試裝置，用于超低溫的握力測 試?？稍诔蜏?-16CTC)環(huán)境下對抓握超低溫物體(-196°C)的力量和防低
溫能力系統(tǒng)測試。
本發(fā)明在傳統(tǒng)電阻應變片式力量測試儀的基礎上，對電阻應變傳感器所處 部位進行溫度控制，并將低溫抓握桿與應變傳感器隔離，使其傳感裝置既能避 免與低溫抓握桿的直接接觸影響，又能對傳感裝置進行獨立加熱控溫防護，使 其能工作在允許溫度范圍內。而傳感裝置的控溫熱防護可通過電加熱片實現。 本發(fā)明新型可以有效地對手套進行力量和熱防護性能等相關方面的測試。本發(fā)明一種超低溫抓握力測試裝置，如圖1所示，主要包含三部分抓握 系統(tǒng)A、握力測量系統(tǒng)B、控溫系統(tǒng)C。
抓握系統(tǒng)A由保護外殼5、螺桿7、抓握桿8和可調緊固環(huán)件9組成。螺桿 7與可調緊固環(huán)件9焊接為一體，主要功能是采用螺桿7調節(jié)手套握距，可調 緊固環(huán)件9將握力測試裝置固定在不同直徑的低溫抓握桿上。保護外殼5是將 電加熱片2、溫度傳感器3、應變傳感器4和應變彈性體6放在殼內，以免受到 損壞。
握力測量系統(tǒng)B是整個裝置的核心部件，主要包括測力裝置l、應變傳感 器4和應變彈性體6。應變傳感器4緊貼在應變彈性體6下面的矩形槽內，測 力裝置1與應變傳感器4相連。其主要功能是利用應變傳感器4測試到因握力 導致的應變彈性體6的形變，應變傳感器4將形變信號傳輸給測力裝置1，由 外設的顯示記錄裝置1處理，并顯示出握力值。
控溫系統(tǒng)C由溫度傳感器3、電加熱片2和加熱控溫裝置10組成。電加熱 片2貼在應變傳感器4上面，溫度傳感器3固定于電加熱片2上面，加熱控溫 裝置10分兩路分別與電加熱片2和溫度傳感器3相連。其功能是通過溫度傳感 器3測試得到應變傳感器4的溫度，并通過加熱控溫裝置10自動控制電加熱片 2的加熱量，給應變傳感器4加熱，保證應變傳感器4工作在允許的工作溫度 范圍內。
本發(fā)明是一種超低溫抓握力測試裝置，其優(yōu)點及功效為握力測試儀根據 人手的握距進行工效學設計，使測試儀器既不影響手套的最大握力測試，又能 很好地保護測試傳感器。另外，握力器還采用不會對人體產生危害12V低壓電 源對應變傳感器4進行加熱保溫，使抓握力測試裝置在超低溫環(huán)境下對戴手套 的握力測試和手套防低溫能力測試非常安全。
圖1為本發(fā)明超低溫抓握力測試裝置示意圖l.測力裝置
2.電加熱片
3.溫度傳感器
4.應變傳感器
5.保護外殼
6.應變彈性體
7.螺桿
8.抓握桿
9.緊固環(huán)
IO.加熱控溫裝置
A.抓握系統(tǒng)
B.握力測量系統(tǒng)
C.控溫系統(tǒng)
具體實施例方式
下面結合圖1對本發(fā)明的超低溫抓握力測試裝置作進一步的說明-
本發(fā)明是一種利用電阻應變片應變與作用力之間關系來測算握力的握力測 試裝置。該裝置主要由三部分組成抓握系統(tǒng)A、握力測量系統(tǒng)B、控溫系統(tǒng)C。
抓握系統(tǒng)A的主要功能是保護應電加熱片2、溫度傳感器3、應變傳感器4， 固定低溫抓握桿8和調節(jié)握距。保護外殼5由聚四氟乙烯(也可用其他耐低溫 材料)機械加工而成，主要用于保護其內部重要部件電加熱片2、溫度傳感器3 和應變傳感器4不被損壞，并保證使用時便于抓握。緊固環(huán)件9與常用的管箍 相似，內徑可以調節(jié)，其主要功能是固定握力測試裝置在不同直徑的抓握桿8 上，使抓握桿與握力測量系統(tǒng)B形成一個完整的握力器。由于試驗時，不同人 的手部握距是不一樣的，因此抓握系統(tǒng)A采用旋轉螺桿7的螺母來調節(jié)保護外 殼5與抓握桿8的距離，即握力測試時的握距。
握力測量系統(tǒng)B的主要功能是將握力引起的彈性體6的形變轉換為電信號， 此電信號經處理后可得到相應的握力值。當握力施加于握力測試裝置時，由牛 頓第三定律可知，作用于抓握桿8的握力和作用于握力測試裝置內應變彈性體 6上的力是大小相等的。應變彈性體6是含鉻的20的淬火鋼，作用在應變彈性 體6上的力與變形有很好的線性關系。當應變彈性體6因力的作用發(fā)生形變時， 會導致貼在上面的應變傳感器4也相應發(fā)生形變，這將引起應變傳感器4的電 阻發(fā)生變化。本系統(tǒng)采用的應變傳感器4是傳統(tǒng)的電阻應變片，具有很好的應 變和電阻線性關系，測力裝置1可通過測試得到的電阻值，計算出握力值大小，并顯示握力值。測力裝置1采用常規(guī)的測試儀表即可，只需設置好電阻與力量 的轉換函數即可。
控溫系統(tǒng)C的主要作用是防止低溫對應變傳感器4的影響，將應變傳感器
4的溫度控制在允許的工作溫度范圍內。加熱控溫裝置10的主要功能是進行控 溫，可采用標準的溫度控器來進行控制。加熱控溫裝置IO通過由熱電阻制作成 的溫度傳感器3測試到應變傳感器4的溫度后，加熱控溫裝置10會根據設定的 應變傳感器4的工作溫度自動調整電加熱片2的加熱量，使應變傳感器4的溫 度保持在工作溫度范圍內，保證應變傳感器4的正常工作溫。 本發(fā)明的超低溫抓握力測試裝置的實施步驟如下-
步驟一將抓握桿固定于低溫試驗艙內，再將握力測試裝置通過緊固環(huán)件 9固定于低溫抓握桿8上，通過螺桿7的螺母調節(jié)握距，使手戴上手套后能以 最佳握距握住握力測試裝置。
步驟二接通握力測試裝置的電源，通過測力裝置1和加熱控溫裝置10 顯示握力測試裝置的力量和溫度。
步驟三降低低溫試驗艙內溫度，生成握力測試裝置工作的低溫環(huán)境。待
達到要求低溫環(huán)境時，試驗人員戴上手套，抓握握力測試裝置進行不同時間的 握力測試。
步驟四根據手套握力和熱特性內容測試反復測試，完成測試內容后，關 閉低溫試驗艙，停止試驗。
權利要求
1、一種超低溫抓握力測試裝置，其特征在于該裝置包括抓握系統(tǒng)、握力測量系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)；抓握系統(tǒng)由保護外殼、螺桿、抓握桿和可調緊固環(huán)件組成；螺桿與可調緊固環(huán)件焊接為一體，用螺桿調節(jié)手套握距，可調緊固環(huán)件將握力測試裝置固定在不同直徑的低溫抓握桿上；保護外殼將電加熱片、溫度傳感器、應變傳感器和應變彈性體放在殼內，以免受到損壞；握力測量系統(tǒng)是整個裝置的核心部件，包括測力裝置、應變傳感器和應變彈性體；應變傳感器緊貼在應變彈性體下面的矩形槽內，測力裝置與應變傳感器相連；利用應變傳感器測試到因握力導致的應變彈性體的形變，應變傳感器將形變信號傳輸給測力裝置，由顯示記錄裝置處理，并顯示出握力值；控溫系統(tǒng)由溫度傳感器、電加熱片和加熱控溫裝置組成；電加熱片貼在應變傳感器上面，溫度傳感器固定于電加熱片上面，加熱控溫裝置分兩路分別與電加熱片和溫度傳感器相連；通過溫度傳感器測試得到應變傳感器的溫度，并通過加熱控溫裝置自動控制電加熱片的加熱量，給應變傳感器加熱，保證應變傳感器工作在允許的工作溫度范圍內。
2、 根據權利要求1所述的超低溫抓握力測試裝置，其特征在于該握力測 試裝置的核心部件應變傳感器在超低溫下也能正常工作，是通過電加熱片以及 使其不直接接觸低溫抓握桿來實現。
3、 根據權利要求l所述的低溫握力測試裝置，其特征在于該裝置通過旋 轉螺桿的螺母，該握力測試裝置的握距可針對不同的試驗人員進行調節(jié)。
4、 根據權利要求1所述的低溫握力測試裝置，其特征在于該裝置通過可 調緊固環(huán)件，不僅對于標準25mm抓握桿有效，對其他直徑的抓握桿也同樣有 效。
5、 根據權利要求1所述的低溫握力測試裝置，其特征在于該裝置的控溫 系統(tǒng)的電加熱片采用12V低壓電源供電。
6、 根據權利要求1所述的低溫握力測試裝置，其特征在于該應變彈性體 是含鉻的20的淬火鋼。
全文摘要
本發(fā)明一種超低溫握力測試裝置，包括抓握系統(tǒng)、握力測試裝置和控溫系統(tǒng)。抓握系統(tǒng)由聚四氟乙烯保護外殼、螺桿、可調緊固環(huán)件和抓握桿組成。聚四氟乙烯保護外殼主要是為了保護應變傳感器等核心部件，其外形根據人體工效學設計，通過調節(jié)螺桿和可調緊固環(huán)件可使握力測試裝置易于對不同直徑的抓握桿進行低溫抓握測試。握力測量系統(tǒng)由鋼質彈性體、電阻應變傳感器和測力裝置組成，主要用于測量握力大小。控溫系統(tǒng)由溫度傳感器、電加熱片和加熱控溫裝置組成。主要是對測力的應變傳感器進行保溫，保證握力測試儀在低溫下能正常工作。本發(fā)明可在航天領域等超低溫環(huán)境下對不同防寒手套進行實時連續(xù)力量測試和防低溫能力測試，以便對手套防寒能力改進，低溫環(huán)境作業(yè)規(guī)劃等進行優(yōu)化設計。
文檔編號G01L1/22GK101561327SQ20091008475
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權日2009年5月21日
發(fā)明者立 丁, 慶 張, 張文娟, 李先學, 湯曉蕾 申請人:北京航空航天大學