CN101943625B - 基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪。待校准的微扭矩传感器由定位块和报紧块固定在底座上面，转轴上装有圆弧边的力臂；底座底面装有调高支撑脚，上面装有导柱和导轨；导轨上装有轴承架，轴承架边缘开槽，槽内装有微轴承；引线穿过轴承架上面的槽，挂在微轴承上面，一端固定在力臂两端圆弧边，另一端挂有砝码；导柱上装有磁座；力臂中心位置和磁座中心位置分别装有圆盘状磁铁。本发明可消除水平放置时力臂重力施加在待校准的微扭矩传感器转轴上的弯矩，实现纯扭矩加载并保证扭矩为恒定值，同时使力臂处于悬浮状态，具有结构简单、精度高和稳定性好的特性，较好地满足微扭矩传感器的校准要求。

Description

基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪

技术领域

本发明涉及一种校准设备，尤其是微扭矩传感器的校准设备。

背景技术

微扭矩传感器适用于微小扭矩测量，具有测量精度高、分辨率高和不确定度小等特性，如奇石乐(KISTLER)微扭矩传感器量程为0～0.2Nm，精度等级为0.05，我国50Nm静重式扭矩基准机的最小测量扭矩为0.5Nm，难以满足该微扭矩传感器的计量校准要求。目前，扭矩传感器的计量校准多采用扭矩静态标定，比较成熟的方法为悬臂梁加砝码，传感器多采用水平放置，其主要原因是标准砝码质量精度高、稳定性好，如毫克组E1等级砝码最小质量为1mg，最大测量允许误差为0.003mg。但也存在摩擦阻力矩等干扰因素，难以满足微扭矩传感器的校准要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪，采用磁悬浮装置和纯扭矩加载装置，消除摩擦阻力矩等干扰因素的不利影响，提高测量精度，满足微扭矩传感器的校准要求。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

组成要素包括磁座、力臂、轴承架、调高支撑脚、底座、导轨、砝码、引线、圆盘状磁铁、微轴承、抱紧块、导柱、定位块。待校准的微扭矩传感器垂直放置，由定位块和报紧块固定在底座上面，转轴装有圆弧边的力臂；第一导轨和第二导轨固定在底座上面；第一导轨上装有第一轴承架，第一轴承架可沿第一导轨上下移动并在端部开槽，槽内装有第一微轴承；第一引线穿过第一轴承架上的槽，挂在第一微轴承上，一端固定在力臂一端的圆弧边上，另一端挂有第一砝码；第二导轨上装有第二轴承架，第二轴承架可沿第二导轨上下移动并在端部开槽，槽内装有第二微轴承；第二引线穿过第二轴承架上的槽，挂在第二微轴承上，一端固定在力臂一端的圆弧边上，另一端挂有第二砝码；第一导柱和第二导柱固定在底座上面；磁座装在第一导柱和第二导柱上，可沿第一导柱和第二导柱上下移动；第一圆盘状磁铁装在力臂中心位置，第二圆盘状磁铁装在磁座中心位置；底座底面装有调高支撑脚。

本发明与背景技术相比所具有的有益效果是：基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪是一种新型的扭矩传感器校准设备。本发明在原有悬臂梁加砝码的结构基础上，引入了磁悬浮装置和纯扭矩加载装置，消除摩擦阻力矩等干扰因素的不利影响，具有结构简单、精度高和稳定性好的特性，较好地满足了微扭矩传感器的校准要求。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为本发明所述的微轴承结构放大示意视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本发明包括磁座1、力臂2、第一轴承架31、第二轴承架32、调高支撑脚4、底座5、第一导轨61、第二导轨62、第一砝码71、第二砝码72、第一引线81、第二引线82、圆盘状磁铁、第一微轴承101、第二微轴承102、抱紧块11、第一导柱121、第二导柱122、定位块13这几个要素。待校准的微扭矩传感器垂直放置，由定位块13和报紧块11固定在底座5上面，转轴装有圆弧边的力臂2；第一导轨61和第二导轨62固定在底座5上面；第一导轨61上装有第一轴承架31，第一轴承架31可沿第一导轨61上下移动并在端部开槽，槽内装有第一微轴承101；第一引线81穿过第一轴承架31上的槽，挂在第一微轴承101上，一端固定在力臂2一端的圆弧边上，另一端挂有第一砝码71；第二导轨62上装有第二轴承架32，第二轴承架32可沿第二导轨62上下移动并在端部开槽，槽内装有第二微轴承102；第二引线82穿过第二轴承架32上的槽，挂在第二微轴承102上，一端固定在力臂2一端的圆弧边上，另一端挂有第二砝码72；第一导柱121和第二导柱122固定在底座5上面；磁座1装在第一导柱121和第二导柱122上，可沿第一导柱121和第二导柱122上下移动；第一圆盘状磁铁装在力臂2中心位置，第二圆盘状磁铁装在磁座1中心位置；底座5底面装有调高支撑脚4。

所述的圆盘状磁铁为永磁铁9或电磁铁，两圆盘状磁铁处于相吸状态。

在进行微扭矩传感器校准时，首先将待校准的微扭矩传感器垂直放置，通过定位块13和报紧块11固定在底座5上面，转轴装上力臂2；根据待校准的微扭矩传感器的量程和精度，选择合适的第一砝码71和第二砝码72分别固定在第一引线81和第二引线82两端；由于力臂2两端为圆弧边，可保证即使力臂2在安装过程中出现角度偏差，第一砝码71和第二砝码72在力臂2两端加载作用力合力为零，只有扭矩输出；调节调高支撑脚4，使底座1处于水平状态，避免外界不利因素的影响；通过第一导柱121和第二导柱122调节磁座1的高度，改变第一圆盘状磁铁和第二圆盘状磁铁之间的引力，使力臂2处于悬浮状态。同时，由于第一圆盘状磁铁半径略小于第二圆盘状磁铁半径，可以保证在校准过程中磁通量增量始终为零，不会引入外界阻力矩。通过上述操作，本发明已调整到工作状态，同时还应保证整个校准工作在无风、无振动、恒温的环境中进行。之后更换不同质量的第一砝码71和第二砝码72进行校准，完成对待校准的微扭矩传感器的校准工作。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都在本发明的保护范围。

本发明引入了磁悬浮装置和纯扭矩加载装置，消除摩擦阻力矩等干扰因素的不利影响，具有结构简单、精度高和稳定性好的特性，较好地满足了微扭矩传感器的校准要求。

Claims (4)

1.一种基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪，其特征在于：包括磁座(1)、力臂(2)、第一轴承架(31)、第二轴承架(32)、调高支撑脚(4)、底座(5)、第一导轨(61)、第二导轨(62)、第一砝码(71)、第二砝码(72)、第一引线(81)、第二引线(82)、圆盘状磁铁、第一微承轴(101)、第二微承轴(102)、抱紧块(11)、第一导柱(121)、第二导柱(122)、定位块(13)；待校准的微扭矩传感器垂直放置，由定位块(13)和抱紧块(11)固定在底座(5)上面，转轴装有力臂(2)；第一导轨(61)和第二导轨(61)固定在底座(5)上面；第一导轨(61)上装有第一轴承架(31)，第一轴承架(31)可沿第一导轨(61)上下移动并在端部开槽，槽内装有第一微轴承(101)；第一引线(81)穿过第一轴承架(3)上的槽、挂在第一微轴承(101)上，第一引线(81)一端固定在力臂(2)一端的圆弧边上，第一引线(81)另一端挂有第一砝码(71)；第二导轨(62)上装有第二轴承架(32)，第二轴承架(32)可沿第二导轨(62)上下移动并在端部开槽，槽内装有第二微轴承(102)；第二引线(82)穿过第二轴承架(32)上的槽，挂在第二微轴承(102)上，第二引线(82)一端固定在力臂(2)一端的圆弧边上，第二引线(82)另一端挂有第二砝码(72)；磁座(1)装在第一导柱(121)和第二导柱(122)上，可沿第一导柱(121)和第二导柱(122)上下移动；第一圆盘状磁铁装在力臂(2)中心位置，第二圆盘状磁铁装在磁座(1)中心位置；第一圆盘状磁铁和第二圆盘状磁铁同轴安装，且第一圆盘状磁铁半径略小于第二圆盘状磁铁半径。

2.根据权利要求书1所述的基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪，其特征在于：力臂(2)两端到磁座(1)中心位置距离相同，且端部加工成圆弧状，圆弧半径相同。

3.根据权利要求1所述的基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪，其特征在于：以待校准的微扭矩传感器转轴轴线为对称轴，第一导柱(121)和第二导柱(122)轴对称布置，第一导轨(61)和第二导轨(62)轴对称布置。

4.根据权利要求2所述的基于磁悬浮效应的微扭矩传感器校准仪，其特征在于：所述的圆盘状磁铁为永磁铁(9)或电磁铁，两圆盘状磁铁处于相吸状态。

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