CN101419111B - 测力传感器标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测力传感器标定装置，它包括：电机驱动器、数据采集器、上位机、底板、支架、计量合格的标准传感器、力的产生及放大装置、力的转换装置，上位机与电机驱动器连接并对其进行控制，上位机还与数据采集器连接并获取数据，数据采集器分别与标准传感器和待标定传感器通过传感器调理电路连接；电机驱动器与力的产生及放大装置连接，并为力的产生及放大装置提供与产生力大小相应的电机驱动信号；支架垂直固定在底板上用于固定、安装其它部件；本发明的有益技术效果是：提供了一种能够自动施加连续的力值、且能够保持力的大小稳定，并可对各种拉压力传感器、部分扭力矩传感器等传感器进行自动标校的装置。

Description

测力传感器标定装置

技术领域

本发明涉及一种对传感器进行标定的技术，尤其涉及一种测力传感器标定装置。

背景技术

标校测力传感器通常的方法是利用标准砝码直接平放在力传感器(如压力传感器)上，传感器感知砝码受到的纵向压力，产生压力信号输出到信号调理器，通过数据采集器或压力表输出对应于标准砝码的传感器的测量值，由此算出标校误差。此种方法原理简单，可行。但由于标准砝码的个数有限及用砝码的力值不连续，所以只能对有限的离散的力值进行标定不能对量程范围内连续的力值进行标定。并且要手工添减砝码，操作不方便，费时费力。另一种方法是利用摇杆式测力计标定，利用手摇一种机械结构上的摇杆施加力，这种方法同样费力，在施加力的过程中手容易抖动，使施加的力值不稳定，波动较大，造成力传感器标校误差增大，它不能够满足计量校准过程中标准器与被校传感器必须在稳定的同一条件下比较的要求。如果标校的力很大，靠人手工施力就变得更困难甚至不可能。另外，以上两种方法都需要手工计算标校结果，因而不具有自动化。

发明内容

本发明正是鉴于上述背景技术中描述的现有技术的缺陷而研制的。

本发明公开了一种测力传感器标定装置，它包括：电机驱动器、数据采集器、传感器调理电路、上位机、底板、支架、经计量合格的标准传感器、力的产生及放大装置、力的转换装置；上位机分别与电机驱动器和数据采集器通信连接，数据采集器与标准传感器通信连接，数据采集器还与待标定传感器通过传感器调理电路通信连接；电机驱动器的信号输出端与力的产生及放大装置通信连接，并为力的产生及放大装置提供与产生的力大小相应的电机驱动信号；支架垂直固定在底板上；标准传感器和力的产生及放大装置从上至下顺次固定在支架上，力的转换装置固定在支架上紧靠力的产生及放大装置的位置；力的产生及放大装置的动力输出端与力的转换装置的动力输入端连接并传输动力；力的转换装置的动力输出端通过传力部件将力传递到待标定传感器测量端和标准传感器的测量端。

所述的传力部件，包括：连接件和传动锯齿条，连接件上端与标准传感器下侧的测量端固定连接，传动锯齿条沿竖直方向与力的转换装置的动力输出端传动连接，且传动锯齿条可以沿竖直方向上下运动；待标定传感器安装在支架上连接件下端与传动锯齿条上端之间的位置；标准传感器、连接件、待标定传感器、传动锯齿条四者的受力方向在同一竖直直线上。

所述的力的产生及放大装置，包括：步进电机、行星齿轮减速机、转接套筒；步进电机将动力传给行星齿轮减速机，行星齿轮减速机通过转接套筒与力的转换装置的动力输入端连接并依次传递动力。

本发明的有益技术效果是：提供了一种能够自动施加连续的力值、且能够保持力的大小稳定，并可对各种拉压力传感器、部分扭力矩传感器等传感器进行自动标校的装置。

附图说明

图1，本发明的装置结构示意图；

图2，本发明的力的产生及放大装置的结构示意图；

其中，底板9、支架8、标准传感器7、连接件6、传动锯齿条5、力的产生及放大装置4、步进电机4-1、行星齿轮减速机4-2、转接套筒4-3、力的转换装置3、待标定传感器2。

具体实施方式

本发明的装置与现有的测力传感器标定装置相比，具有如下显著的特色：

1)本发明装置能够对连续的力值进行标校；

2)本发明装置能够自动产生拉/压力(通过上位机控制步进电机4-1产生拉/压力，行星齿轮减速器进行力放大)；

3)可对该装置进行扩展，增加机械结构，能对其它力传感器进行标定；

4)本发明的装置可以作为自动力发生器用。

参见附图1、2，本发明装置的工作过程：在上位机的软件的调控下，由步进电机4-1及行星齿轮减速机4-2产生某一固定值的力，通过转接套筒4-3传递到力的转换装置3的动力输入端，力的转换装置3的动力输出端带动传动锯齿条5向上运动，传动锯齿条5向待标定传感器2施加向上的顶力，待标定传感器2的上端将此顶力通过连接件6传递到标准传感器7的测量端，标准传感器7和待标定传感器2将检测到的数据传输到数据采集器，数据采集器将采集到的数据送上位机处理，完成一次标校作业。

上位机通过控制电机驱动器控制步进电机4-1，步进电机4-1转动产生一较小的扭力，因此要通过一行星齿轮减速机4-2将力来放大和减速，并通过转接套筒4-3和力的转换装置3用不易变形的钢齿条(即传动锯齿条5)将力传送到待标定传感器2上，待标定传感器2也作为一个传动部件将力传递到标准传感器7，力的第三定律说明作用力与反作用力大小相等，那么在保证支架8垂直向下，且标准传感器7和待标定传感器2受力方向在同一竖直线上时，受力大小相等，标准传感器7和待标定传感器2分别通过导线将产生的电信号经过传感器调理电路调理后传送到数据采集器中，数据采集器与上位机相连，上位机通过标准传感器7产生的电信号来判断改变步进电机4-1产生力的大小或者保持该力的大小不变，并且通过比较从标准传感器7的信号和待标定传感器2得到的数据来标校待标定传感器2并计算出误差。

本发明还可以对拉力进行标校：连接件6和传动锯齿条5中的一者与待标定传感器2的测量端固定，另一者与待标定传感器2的测量端相对的一端固定，力的转换装置3的动力输出端带动传动锯齿条5向下运动，最终传递到标准传感器7上的力就成了拉力。

无论测量何种力，都要保证标准传感器7、连接件6、待标定传感器2、传动锯齿条5四者的受力方向在同一竖直直线上，可以通过调整各个器件的固定位置来满足上述要求；

本发明的装置结构如下：它包括：电机驱动器、数据采集器、传感器调理电路、上位机、底板9、支架8、经计量合格的标准传感器7、力的产生及放大装置4、力的转换装置3；上位机分别与电机驱动器和数据采集器通信连接，数据采集器与标准传感器7通信连接，数据采集器还与待标定传感器2通过传感器调理电路通信连接；电机驱动器的信号输出端与力的产生及放大装置4通信连接，并为力的产生及放大装置4提供与产生力大小相应的电机驱动信号；支架8垂直固定在底板9上；标准传感器7和力的产生及放大装置4从上至下顺次固定在支架8上，力的转换装置3固定在支架8上紧靠力的产生及放大装置4的位置；力的产生及放大装置4的动力输出端与力的转换装置3的动力输入端连接并传输动力；力的转换装置3的动力输出端通过传力部件将力传递到待标定传感器2测量端和标准传感器7的测量端。

所述的传力部件，包括：连接件6和传动锯齿条5，连接件6上端与标准传感器7下侧的测量端固定连接，传动锯齿条5沿竖直方向与力的转换装置3的动力输出端传动连接，且传动锯齿条5可以沿竖直方向上下运动；待标定传感器2安装在支架8上连接件6下端与传动锯齿条5上端之间的位置；标准传感器7、连接件6、待标定传感器2、传动锯齿条5四者的受力方向在同一竖直直线上。

所述的力的产生及放大装置4，包括：步进电机4-1、行星齿轮减速机4-2、转接套筒4-3；步进电机4-1将动力传给行星齿轮减速机4-2，行星齿轮减速机4-2通过转接套筒4-3与力的转换装置3的动力输入端连接并依次传递动力。

Claims (3)

1.一种测力传感器标定装置，其特征在于：它包括：电机驱动器、数据采集器、传感器调理电路、上位机、底板(9)、支架(8)、经计量合格的标准传感器(7)、力的产生及放大装置(4)、力的转换装置(3)；上位机分别与电机驱动器和数据采集器通信连接，数据采集器与标准传感器(7)通信连接，数据采集器还与待标定传感器(2)通过传感器调理电路通信连接；电机驱动器的信号输出端与力的产生及放大装置(4)通信连接；支架(8)垂直固定在底板(9)上；标准传感器(7)和力的转换装置(3)从上至下顺次固定在支架(8)上，力的产生及放大装置(4)设置在紧靠力的转换装置(3)的位置；力的产生及放大装置(4)的动力输出端与力的转换装置(3)的动力输入端连接并传输动力；力的转换装置(3)的动力输出端通过传力部件将力传递到待标定传感器(2)测量端和标准传感器(7)的测量端。

2.根据权利要求1所述的一种测力传感器标定装置，其特征在于：所述的传力部件，包括：连接件(6)和传动锯齿条(5)，连接件(6)上端与标准传感器(7)下侧的测量端固定连接，传动锯齿条(5)沿竖直方向与力的转换装置(3)的动力输出端传动连接，且传动锯齿条(5)可以沿竖直方向上下运动；待标定传感器(2)安装在支架(8)上连接件(6)下端与传动锯齿条(5)上端之间的位置；标准传感器(7)、连接件(6)、待标定传感器(2)、传动锯齿条(5)四者的受力方向在同一竖直直线上。

3.根据权利要求1所述的一种测力传感器标定装置，其特征在于：所述的力的产生及放大装置(4)，包括：步进电机(4-1)、行星齿轮减速机(4-2)、转接套筒(4-3)；步进电机(4-1)将动力传给行星齿轮减速机(4-2)，行星齿轮减速机(4-2)通过转接套筒(4-3)与力的转换装置(3)的动力输入端连接并依次传递动力。

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