CN102221401B - 一种振动试验台和一种振动传感器的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种振动试验台，包括中央处理单元、信号发生单元、振动产生单元、标准传感器和显示单元；中央处理单元用于控制信号发生单元发生振动信号，并传递给振动产生单元产生相应振动；标准传感器和待测传感器分别感应振动产生单元的振动，标准传感器测量的标准振动信号和待测传感器输出的信号分别传输给中央处理单元，中央处理单元将标准振动信号和待测传感器的输出信号的比较结果传输给显示单元。本发明还提供了采用该振动试验台对振动传感器进行测试的方法。本发明的振动试验台，结构简单，便于携带；全智能控制，易于操作，成本也较低。
Description
技术领域
本发明涉及振动测量领域，尤其涉及一种振动试验台和一种振动传感器的测试方法。
背景技术
随着传感器技术的发展，绝对振动测量、特别是超低频绝对振动测量在振动测量领域越来越重要，而随着超低频加速度振动传感器、超低频振动速度传感器在水轮发电机、桥梁、隧道、地震监测等测控领域（这些领域的振动频率大多在0.5Hz～200Hz之间）大批量应用，现有频响下限高（一般只能做到20Hz）的振动试验台已无法满足超低频振动试验。
现有国内的超低频振动试验台主要依靠进口，但这些试验台价格昂贵、体积庞大、结构复杂、对试验条件要求苛刻，导致大部分实验者无法购买、使用试验台，即使拥有试验台也无法对所使用的振动传感器进行合格检验和数据标定。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中超低频试验台价格昂贵、体积庞大、 结构复杂、对试验条件要求苛刻的技术问题。
本发明提供了一种振动试验台，包括中央处理单元、信号发生单元、振动产生单元、标准传感器和显示单元；中央处理单元用于控制信号发生单元发生振动信号，并传递给振动产生单元产生相应振动；
标准传感器和待测传感器分别感应振动产生单元的振动，标准传感器测量的标准振动信号和待测传感器的输出信号分别传输给中央处理单元，中央处理单元将标准振动信号和待测传感器的输出信号的比较结果传输给显示单元。
本发明还提供了一种振动传感器的测试方法，包括将待测传感器置于权1所述的振动试验台上；中央处理单元控制信号发生单元产生振动信号，驱动振动产生单元产生相应振动；标准传感器和待测传感器分别感应振动产生单元的振动，将标准传感器测量的标准振动信号和待测传感器的输出信号分别传输给中央处理单元，中央处理单元将标准振动信号和待测传感器的输出信号进行比较，对待测传感器进行合格判定，并将结果传输给显示单元。。
本发明提供的振动试验台，通过采用标准传感器和待测传感器同时感应振动产生单元的振动，并将各自测量的振动信号进行比较，从而对待测传感器进行合格判定，并通过显示单元使操作者能直接对所使用的振动传感器进行合格检验和数据标定，结构简单，便于携带；全智能控制，易于操作，成本也较低。
附图说明
图1为本发明提供的振动试验台的结构示意图。
其中，1——激振器，2——承载盘，3——标准靶盘，4——CPU，5——正弦波信号发生器，6——信号放大器，7——标准传感器， 8——待测传感器，9——液晶显示屏，10——触摸屏，11——电位器， 12——RS232接口，71、72——标准振动位移传感器，73——标准加速度传感器。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种振动试验台，包括中央处理单元、信号发生单元、振动产生单元、标准传感器和显示单元；中央处理单元用于控制信号发生单元发生振动信号，并传递给振动产生单元产生相应振动；
标准传感器和待测传感器分别感应振动产生单元的振动，标准传感器测量的标准振动信号和待测传感器的输出信号分别传输给中央处理单元，中央处理单元将标准振动信号和待测传感的输出信号的比较结果传输给显示单元。
如图1所示，中央处理单元包括触摸屏10和CPU 4。其中触摸屏10用于设定振动信号数据，CPU 4将该设定的数据传输给信号发生单元。信号发生单元包括正弦波信号发生器5和信号放大器6。CPU 4控制正弦波信号发生器5产生之前设定的振动信号，并传输给信号放大器6。信号放大器6将该振动信号进行放大，传输给振动产生单元，以驱动振动产生单元产生相应的振动。正弦波信号发生器5的频率步长可低至0.1Hz，最大推力为50N。
振动产生单元包括激振器1以及与激振器1的振动轴刚性连接的承载盘2和标准靶盘3。其中激振器1根据信号放大器6传输的数据产生振动，并带动承载盘2和标准靶盘3发生相同的振动。激振器1的振动幅度可通过电位器11控制，电位器11连接于信号放大器6上，通过信号放大器6的负反馈对激振器1的振动幅度进行无级调节。标准传感器7感应标准靶盘3的振动，并将测量的标准振动信号传输给CPU 4。本发明中，所述标准传感器7可配接现有技术中的其它多种标准传感器，并不仅仅限定于此。优选情况下，标准传感器7包括一个标准加速度传感器73和两个特性相同的标准振动位移传感器71、72。其中，标准加速度传感器73与标准靶盘3刚性连接，用于测量振动速度和振动加速度。两个特性相同的标准振动位移传感器71、72用于同向差动测量振动位移，以提高测量精度，抵消单个标准振动位移传感器的温漂。其中一个标准振动位移传感器71同时给信号放大器6提供一个振动相位信号，作为负反馈信号，使激振器1在0.5-200Hz的频率范围内产生幅度稳定的振动。CPU 4处理标准传感器71、72、73测量的振动信号数据，换算成对应的振动位移峰峰值、振动速度峰值以及振动加速度峰值，作为对比的标准值。
本发明中，待测传感器8与承载盘2刚性连接，待测传感器8直接感应承载盘2的振动，将待测传感器8的输出信号传输给CPU 4。CPU 4处理该待测传感器8的输出信号数据，作为对比被校值。
CPU 4处理后的数据结果即标准值、被校值，可直接通过显示单元呈现给操作者。显示单元即液晶显示屏9。
CPU 4内还可内置JJG 644-2003《振动位移传感器检定规程》、JJG 134-2003《磁电式速度传感器检定规程》和JJG 233-1996《压电加速度计检定规程》。从而，CPU 4以测量到的标准值为依据，并按照JJG 644-2003《振动位移传感器检定规程》对比比较测量到的被校值数据是否符合规定；类似地，CPU 4同时可根据JJG 134-2003《磁电式速度传感器检定规程》和JJG 233-1996《压电加速度计检定规程》对被校值中的振动速度、振动加速度进行合格判定，并在液晶显示屏9上显示出被校值与标准值的偏差量以及合格判定结果。
本发明中，CPU 4上还可设有RS232结口，通过该接口将CPU 4的处理结果传送给上位机电脑，例如进行数据检定单的打印。
本发明提供的振动试验台，结构简单、便于携带、测量精度高，全智能控制、傻瓜式流程操作，专家式数据分析，显示信息容量大，实用性较强。无需依赖进口产品，能有效降低成本。
采用本发明提供的振动试验台对振动传感器进行测试方法，包括先将待测传感器8置于振动试验台上，并与承载盘2刚性连接。然后通过触摸屏10设定振动信号数据，CPU 4将该设定的数据传输给正弦波信号发生器5，控制正弦波信号器5产生与设定数据相对应的正弦波信号。该正弦波信号输入到信号放大器6进行放大，然后驱动激振器1发生振动，此时可通过电位器11对激振器的振动幅度进行无级调节。激振器1带动与其刚性连接的承载盘2和标准靶盘3发生相同的振动。
标准传感器7中的标准振动位移传感器71、72感应标准靶盘3的振动，并将测量的振动位移传输给CPU 4；其中一个标准振动位移传感器71反馈给信号放大器6一个振动相位信号，使激振器1在在0.5-200Hz的频率范围内稳定振动。标准传感器7中的标准加速度传感器73与标准靶盘3刚性连接，测量振动速度和振动加速度，并传输给CPU 4。CPU 4处理测量数据，换算成对应的振动位移峰峰值、振动速度峰值以及振动加速度峰值，作为对比的标准值。
待测传感器8感应承载盘2的振动，将待测传感器8的输出信号传输CPU 4。CPU 4处理该待测传感器8的输出信号数据，作为对比的被校值。
最后，CPU 4根据内置的检定规程，根据标准值对被校值进行合格判定，标准值、被校值及其偏差量以及判定结果均传输给液晶显示屏9显示。测试完成后，CPU 4可通过RS232接口将测试结果传送到上位机进行数据检定单的打印。
以上实施例仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，所作出的若干改进，也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种振动试验台，其特征在于，所述的振动试验台包括中央处理单元、信号发生单元、振动产生单元、标准传感器和显示单元；中央处理单元用于控制信号发生单元发生振动信号，并传递给振动产生单元产生相应振动； 标准传感器和待测传感器分别同时感应振动产生单元的振动，标准传感器测量的标准振动信号和待测传感器的输出信号分别传输给中央处理单元，中央处理单元将标准振动信号和待测传感器的输出信号的比较结果传输给显示单元；
振动产生单元包括激振器以及与激振器振动轴刚性连接的承载盘和标准靶盘；激振器根据信号发生单元的振动信号产生相应振动，带动承载盘和标准靶盘发生相同的振动；
标准传感器感应标准靶盘的振动，并将测量的标准振动信号传输给中央处理单元；与承载盘刚性连接的待测传感器，感应承载盘的振动，并将待测传感器的输出信号传输给中央处理单元。
2.根据权利要求1所述的振动试验台，其特征在于，信号发生单元包括正弦波信号发生器和信号放大器以及与信号放大器相连的电位器；中央处理单元控制正弦波信号发生器发生振动信号；信号放大器用于将发生的振动信号放大、通过电位器无极调节振幅，然后传输给振动产生单元。
3.根据权利要求2所述的振动试验台，其特征在于，所述中央处理单元包括触摸屏和CPU，触摸屏用于设定振动信号数据以及正弦波信号发生器的频率；CPU用于将所设定的振动信号数据传输给信号发生单元，并对标准振动信号和待测传感器的输出信号进行比较处理。
4.根据权利要求3所述的振动试验台，其特征在于，CPU上还设有RS232接口，用于将CPU的比较处理结果传送给上位机电脑。
5.根据权利要求1所述的振动试验台，其特征在于，所述标准传感器包含一个标准加速度传感器和两个特性相同的标准振动位移传感器。
6.根据权利要求5所述的振动试验台，其特征在于，标准加速度传感器与标准靶盘刚性连接，用于测量振动速度和振动加速度。
7.根据权利要求5所述的振动试验台，其特征在于，两个特性相同的标准振动位移传感器用于同向差动测量振动位移。
8.根据权利要求7所述的振动试验台，其特征在于，其中一个标准振动位移传感器给信号放大器提供振动相位信号，用于保证激振器在0.5-200Hz的频率范围内产生幅度稳定的振动。
9.一种振动传感器的测试方法，包括将待测传感器置于权利要求1所述的振动试验台上；中央处理单元控制信号发生单元产生振动信号，驱动振动产生单元产生相应振动；激振器根据信号发生单元的振动信号产生相应振动，带动承载盘和标准靶盘发生相同的振动；
标准传感器感应标准靶盘的振动，并将测量的标准振动信号传输给中央处理单元；与承载盘刚性连接的待测传感器，感应承载盘的振动，并将待测传感器的输出信号传输给中央处理单元；中央处理单元将标准振动信号和待测传感器的输出信号进行比较，对待测传感器进行合格判定，并将结果传输给显示单元。
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