CN102135462B - 三维测力传感器动态加载实验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维测力传感器动态加载荷实验机。它包括底座、与底座固定连接的垂直支架、工作台和碰撞试料盒，垂直支架的上端转动连接一个旋臂的一端，旋臂的另一端安装砝码组和三维测力传感器；旋臂能从上举位置呈半圆形轨迹自由下摆；垂直支架的中部通过角度调整机构安装工作台，使工作台的台面安装角可调；工作台面上通过可调位安装座安装碰撞试料盒，使碰撞试料盒处在旋臂下摆时三维测力传感器的行程上。本发明的实验机制作简单，使用方便，对三维测力传感器加载荷的太小、方向均可调节。

Description

三维测力传感器动态加载实验机

技术领域

本发明涉及一种三维测力传感器动态加载荷试验机，是一种能够对PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜制成的三维测力传感器进行动态加载荷实验的实验机。本实验机可对三维测力传感器在空间中加载各种角度和大小的力，从而检验三维测力传感器的性能，属传感器测试标定领域。 

背景技术

三维测力传感器是把空间中所受到的力在该空间中沿相互正交的三个方向分解，得到三个方向的分力大小。现有的三维测力传感器通常采用应变片原理，所以实验标定装置往往是静态的，通过逐渐增加悬挂砝码数量来增加载荷，进而得到传感器的输出信号与所加载荷变化的比例关系。 

使用PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜制成三维测力传感器为压电方式传感器，PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜具有频响宽、动态范围好、输出电压高、稳定性好、耐冲击、不易老化等特点，被广泛应用振动冲击、闯红灯拍照、交通人流车流信息采集、车速监速、交通动态称重以及安全报警、拾音传声、计数开关等领域。应用PVDF(聚偏氟乙烯)薄膜制作三维测力传感器对缓慢变化载荷所产生信号不明显，而对冲击的力信号反应明显，所以需要进行动态加载荷以检验其性能。 

本发明所提出的三维测力传感器动态加载荷实验机是利用重力使得带砝码的旋摆沿圆周下落从而获得动态载荷；由于下面旋转工作台角度可以调整，所以旋转工作台上的三维测力传感器受到的动态载荷的方向也可以调整。为三维测力传感器的试验、性能、标定提供参考依据。 

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种三维测力传感器动态加载荷实验机，可以对三维测力传感器加载不同方向上的动态载荷，从而检验三维测力传感器的性能。 

为达到上述目的，本发明的构思是： 

本发明的加载动态载荷的实验机，包括夹紧螺栓、砝码组、锁紧螺钉、旋臂、防护挡板、滚动轴承、碰撞试料盒、角度调整螺栓、旋转工作台、销轴、螺杆、交错孔块、带手柄推进螺母、固定支架、底座、可平移紧固螺栓、角度调整螺栓连接轴、螺杆连接轴、碰撞试料盒连接轴，有以下特点： 

a.所述旋臂前端有可拆卸砝码和夹紧螺栓； 

b.所述旋臂通过滚动轴承安装在固定支架上； 

c.所述带手柄推进螺母安装在螺杆上，旋转工作台安装在销轴上，并可围绕销轴转动； 

d.所述滚动轴承由在旋臂上的中间两个轴承和在固定支架上的外侧两个轴承组成； 

e.所述三维测力传感器通过夹紧螺钉固定在旋臂顶端； 

f.所述碰撞试料盒通过可平移紧固螺栓固定在旋转工作台上，通过可平移紧固螺栓调节位置 

g.所述碰撞试料盒可围绕碰撞试料盒连接轴转动，通过角度调整螺栓和角度调整螺栓连接轴调节碰撞试料盒的转动角度并固定。 

h.所述碰撞试料盒、角度调整螺栓、可平移紧固螺栓、角度调整螺栓连接轴、螺杆连接轴、碰撞试料盒连接轴局部放大参照附图2。 

i.所述旋臂、防护挡板、滚动轴承、销轴、螺杆、交错孔块、带手柄推进螺母局部放大参照附图3 

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案： 

一种三维测力传感器动态加载荷实验机，包括底座、与底座固定连接的垂直支架、工作台和碰撞试料盒，具体特征在于： 

1)所述垂直支架的上端转动连接一个旋臂的一端，该旋臂的另一端安装一个砝码组和三维测力传感器，该旋臂能从上举位置呈半圆形轨迹自由下摆； 

2)所述垂直支架的中部通过角度调整机构安装所述工作台，使该工作台的台面安装角可调； 

3)在所述工作台(9)的台面上，通过一个可调位安装座(24)安装所述碰撞试料盒(7)，并使该碰撞试料盒(7)处在所述旋臂(4)下摆时三维测力传感器(3)的行程上。 

上述旋臂的下端有穿孔与一个套筒，该套筒内孔两端通过两个滚动轴承支承在一根销轴上，该销轴两端伸出所述套筒并通过另两个滚动轴承支承在所述垂直支架上端的穿孔中，该穿孔两端由两个轴端盖封闭住。 

上述垂直支架上端竖直固定连接一个防护挡板靠近所述旋臂上举位置，能阻止旋臂向后转动。 

上述旋臂的前端头部一侧固定连接一根螺栓，在该螺栓上套装砝码组后旋上螺母夹紧；而另一侧有一个凹槽，在该凹槽内置入三维测力传感器后，在凹槽侧壁上的螺孔中旋入紧定螺钉而固定该三维测力传感器。 

上述工作台的安装是：工作台的一侧边通过一个销轴铰连于所述垂直支架的中部，而其另一侧边通过所述角度调整机构与垂直支架的中部，而其另一侧边通过所述角度调整机构与 垂直支架的下部连接。 

上述角度调整机构的结构是：一根螺杆的上端通过螺杆连接轴与所述工作台的一侧边铰连，而其下端穿过一个带垂直交错穿孔的连接块中的一个交错穿孔后，通过一个带柄推进螺母与该连接块连接，该连接块的另一交错穿孔与一个固定于垂直支架下部的销轴滑配。 

上述碰撞试料盒固定安装在一个可调位安装座上，该可调位安装座的一侧边通过一个安装座连接轴与一个移位块铰连，该移位块通过螺钉和螺母与所述工作台连接，该螺钉与工作台上的腰形孔滑配而可实现平移调位，所述可调位安装座的另一侧边有穿孔宽松穿插一根角度调整螺栓，该角度调整螺栓旋配两个螺母分别位于可调位安装座的上下面，而下端通过连接轴与工作台铰连。 

本发明与现有技术相比较，具有如下的突出实质性特点和显著优点： 

本发明提供的三维测力传感器加动态载荷的实验机制作简单、使用方便，对三维测力传感器加载荷的大小、方向均可调节，满足三维测力传感器撞击实验需要。旋臂与支架连接采用滚动轴承，更好的减少摩擦，提高了精度。当工作台调整与地面垂直的时候，将旋臂摆下撞击传感器后，砝码重量由旋臂承担，不会留在传感器上。而滑轨式的加动态载荷试验机，砝码落下冲击力消失后，重量还压在传感器上，影响精度。 

附图说明

图1(a)是本发明动态加载荷试验机整体结构的主视图。 

图1(b)是本发明动态加载荷试验机整体结构的左视图。 

图1(c)是本发明动态加载荷试验机整体结构的俯视图。 

图2是图1中A处局部放大图。 

图3是图1中B处局部放大图。 

图4是图1中C处局部放大图。 

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下： 

实施例一：参见图1、图2、图3、图4，本三维测力传感器动态加载荷实验机包括：底座15、与底座15固定连接的垂直支架14、工作台9和碰撞试料盒7。所述垂直支架14的上端转动连接一个旋臂4的一端，该旋臂4的另一端安装一个砝码组2和三维测力传感器3，该旋臂4能从上举位置呈半圆形轨迹自由下摆；所述垂直支架14的中部通过角度调整机构安装所述工作台9，使该工作台9的台面安装角可调；在所述工作台9的台面上，通过一个可调位安装座24安装所述碰撞试料盒7，并使该碰撞试料盒7处在所述旋臂4下摆时三维测力 传感器3的行程上。 

实施例二：参见图1、图2、图3和图4，本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：上述旋臂4的下端有穿孔与一个套筒21，该套筒21内孔两端通过两个滚动轴承6支承在一根销轴22上，该销轴22两端伸出所述套筒21并通过另两个滚动轴承6支承在所述垂直支架14上端的穿孔中，该穿孔两端由两个轴端盖23封闭住。 

上述垂直支架14上端竖直固定连接一个防护挡板5靠近所述旋臂4上举位置，能阻止旋臂4向后转动。 

上述旋臂4的前端头部一侧固定连接一根螺栓1，在该螺栓1上套装砝码组2后旋上螺母夹紧；而另一侧有一个凹槽，在该凹槽内置入三维测力传感器3后，在凹槽侧壁上的螺孔中旋入紧定螺钉20而固定该三维测力传感器3。 

上述工作台9的安装是：工作台9的一侧边通过一个销轴10铰连于所述垂直支架14的中部，而其另一侧边通过所述角度调整机构与垂直支架14的中部，而其另一侧边通过所述角度调整机构与垂直支架14的下部连接。 

上述角度调整机构的结构是：一根螺杆11的上端通过螺杆连接轴18与所述工作台9的一侧边铰连，而其下端穿过一个带垂直交错穿孔的连接块12中的一个交错穿孔后，通过一个带柄推进螺母13与该连接块12连接，该连接块12的另一交错穿孔与一个固定于垂直支架14下部的销轴滑配。 

上述碰撞试料盒7固定安装在一个可调位安装座24上，该可调位安装座24的一侧边通过一个安装座连接轴19与一个移位块25铰连，该移位块25通过螺钉16和螺母与所述工作台9连接，该螺钉16与工作台9上的腰形孔滑配而可实现平移调位，所述可调位安装座24的另一侧边有穿孔宽松穿插一根角度调整螺栓8，该角度调整螺栓8旋配两个螺母26分别位于可调位安装座24的上下面，而下端通过连接轴17与工作台9铰连。 

上述所述碰撞试料盒7通过可平移紧固螺栓16调整碰撞试料盒7左右位置；通过角度调整螺栓8、角度调整螺栓连接轴17、碰撞试料盒连接轴19调整传感器碰撞试料盒7与传感器碰撞的角度。通过旋转带手柄推进螺母13调整碰撞试料盒7与传感器碰撞的高度(参照附图2、3)。高度决定传感器受力大小，角度决定传感器受力方向。 

Claims (7)

1.一种三维测力传感器动态加载实验机，包括底座(15)、与底座(15)固定连接的垂直支架(14)、工作台(9)和碰撞试料盒(7)，具体特征在于：

a.所述垂直支架(14)的上端转动连接一个旋臂(4)的一端，该旋臂(4)的另一端安装一个砝码组(2)和三维测力传感器(3)，该旋臂(4)能从上举位置呈半圆形轨迹自由下摆；

b.所述垂直支架(14)的中部通过角度调整机构安装所述工作台(9)，使该工作台(9)的台面安装角可调；

c.在所述工作台(9)的台面上，通过一个可调位安装座(24)安装所述碰撞试料盒(7)，并使该碰撞试料盒(7)处在所述旋臂(4)下摆时三维测力传感器(3)的行程上。

2.根据权利要求1所述的三维测力传感器动态加载实验机，其特征在于所述旋臂(4)的下端有穿孔与一个套筒(21)，该套筒(21)内孔两端通过两个滚动轴承(6)支承在一根销轴(22)上，该销轴(22)两端伸出所述套筒(21)并通过另两个滚动轴承(6)支承在所述垂直支架(14)上端的穿孔中，该穿孔两端由两个轴端盖(23)封闭住。

3.根据权利要求2所述的三维测力传感器动态加载实验机，其特征在于所述垂直支架(14)上端竖直固定连接一个防护挡板(5)靠近所述旋臂(4)上举位置，能阻止旋臂(4)向后转动。

4.根据权利要求1所述的三维测力传感器动态加载实验机，其特征在于所述旋臂(4)的前端头部一侧固定连接一根螺栓(1)，在该螺栓(1)上套装砝码组(2)后旋上螺母夹紧；

而另一侧有一个凹槽，在该凹槽内置入三维测力传感器(3)后，在凹槽侧壁上的螺孔中旋入紧定螺钉(20)而固定该三维测力传感器(3)。

5.根据权利要求1所述的三维测力传感器动态加载实验机，其特征在于所述工作台(9)的安装是：工作台(9)的一侧边通过一个销轴(10)铰连于所述垂直支架(14)的中部，而其另一侧边通过所述角度调整机构与垂直支架(14)的下部连接。

6.根据权利要求5所述的三维测力传感器动态加载实验机，其特征在于所述角度调整机构的结构是：一根螺杆(11)的上端通过螺杆连接轴(18)与所述工作台(9)的一侧边铰连，而其下端穿过一个带垂直交错穿孔的连接块(12)中的一个交错穿孔后，通过一个带柄推进螺母(13)与该连接块(12)连接，该连接块(12)的另一交错穿孔与一个固定于垂直支架(14)下部的销轴滑配。

7.根据权利要求1所述的三维测力传感器动态加载实验机，其特征在于所述碰撞试料盒(7)固定安装在一个可调位安装座(24)上，该可调位安装座(24)的一侧边通过一个安装座连接轴(19)与一个移位块(25)铰连，该移位块(25)通过螺钉(16)和螺母与所述工作台(9)连接，该螺钉(16)与工作台(9)上的腰形孔滑配而可实现平移调位，所述可调位安装座(24)的另一侧边有穿孔宽松穿插一根角度调整螺栓(8)，该角度调整螺栓(8)旋配两个螺母(26)分别位于可调位安装座(24)的上下面，而下端通过连接轴(17)与工作台(9)铰连。

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