CN102564692A

CN102564692A - 动态力标定结构

Info

Publication number: CN102564692A
Application number: CN2012100243292A
Authority: CN
Inventors: 吴国雄; 徐曼
Original assignee: Suzhou Siliyo S & T Co ltd
Current assignee: Suzhou Siliyo S & T Co ltd
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: CN102564692B

Abstract

本发明公开了一种动态力标定结构，它包括：安放在水平基面上的大质量底座（1），固定在所述底座（1）上的竖直导杆（2），用于驱动提升架（3）沿导杆（2）移动的提升机构（4），用于将提升架（3）锁止于导杆（2）上的选定位置的制动装置（5），固定安装在提升架（3）上的安装盘（7），悬设于提升架（3）下方的定标准质量块（6）；该定标准质量块（6）经提升架（3）上的通孔与安装盘（7）固定连接，且该安装盘（7）上还设有自动对中机构。本发明通过对动态力标定装置的结构进行改良，采用锥面自动对中的性能，解决了传统安装方式量程受限、一致性差、精度低的问题，同时，本发明结构简单，操作方便，成本低廉。

Description

动态力标定结构

技术领域

本发明涉及测量与传感技术领域中的一种动态特性标定装置，尤其涉及一种力传感器的动态特性标定装置。

背景技术

动态力标定装置主要用于力传感器的动态性能标定。加速度传感器和力传感器是振动试验中最常用的两种传感器。传感器出厂时，生产厂家应该提供传感器的灵敏度数值及其频率特性参数。加速度传感器的中高频性能很好，其灵敏度一般在10---5000Hz范围内保持不变。目前，对于力传感器，生产厂家通常仅提供其量程范围内的线性度图（静态标定）和灵敏度值，不提供其动态力特性数据。但在振动实验中，力传感器工作于一定的频带范围，因此，使用者必须知道力传感器的动态力特性，厂家提供的静态标定结果无法满足动态测量的需要。由于使用环境的影响、安装不当、过载以及运输和储存不当会造成力传感器特性的改变，力传感器的实际灵敏度与其标称值产生差异。在动态测量中，力传感器的测量误差通常是加速度传感器的数倍，为保证测量精度，对力传感器进行动态标定是很有必要的。目前，在振动信号测试领域，最常见的是加速度传感器的标定系统，力传感器的动态标定系统比较少见。由于加速度的绝对量值可以通过激光测振仪或重力加速度较为精确和方便地测取，而直接获取力的绝对量值则十分困难，所以力传感器的动态性能标定通常是通过测取加速度为基础，再利用牛顿第二定律间接进行的。

现有动态力标定装置通常用激振器作为动力源，将标准质量块通过螺纹固定或线绳悬挂，即对标准质量块直接加以约束，利用激振器对标准质量块施加激振力，获取被标定传感器的动态特性参数。这种动态力标定结构简单，但螺纹固定方式一般限于小量程传感器的动态标定；而线绳悬挂方式由于线绳的摇摆，其一致性极差、重复精度低，并且由于标准质量块受约束，标定的结果精度较低，误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种动态力标定结构，以最小的制造和使用成本使得力传感器动态特性标定更精准、更可靠，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种动态力标定结构，其特征在于，它包括：

安放在水平基面上的大质量底座，

固定在所述底座上的竖直导杆，

用于驱动提升架沿导杆移动的提升机构，

用于将提升架锁止于导杆上的选定位置的制动装置，

固定安装在提升架上的安装盘，

以及，悬设于提升架下方的定标准质量块；

所述定标准质量块经提升架上的通孔与安装盘固定连接，所述变标准质量块可根据需要叠加固定在安装盘上，且所述安装盘上还设有自动对中机构。

作为一种优选方案，所述提升架上设有与导杆配合的导向孔。

进一步的，所述导杆为两根，其对称设置于提升架两侧，当然，也可根据实际需要采用非对称的结构。

优选的，所述定标准质量块穿过提升架中心开设的圆形通孔与安装盘固定连接。

所述定标准质量块可优选采用带法兰的圆柱体，且法兰端部制成球头，但不限于此种形态。

所述定标准质量块整体高度大于提升架高度，且所述定标准质量块上端与安装盘固定连接。

所述制动装置与提升架固定连接，或者，尤为优选的，所述制动装置设于提升架内部。

所述自动对中结构可以为设置于安装盘下端面上的圆形止口、球面或锥面结构，优选为锥面结构，且所述自动对中结构与提升架、安装盘和标准质量块同轴设置。

所述安装盘可制成饼式，也可制成环式，优选的，制成环式。

所述提升机构固定在大质量底座上，可选用多种形式，驱动如电机驱动、气压驱动、液压驱动等，传动形式如链传动、螺纹幅传动等，优选的，选用液压驱动直接传动。

优选的，所述动态力标定结构还包括可叠加固定在安装盘上的变标准质量块，更为优选的，所述变标准质量块可通过螺纹结构固定叠加在安装盘上。

本发明在应用时，首先将大质量底座固定在水平地坪上，待标定力传感器和标准力传感器同时安装在大质量底座上，定标准质量块穿过提升架上的中心圆孔，与安装盘连接，安装盘上的锥面与提升架的中心圆孔边线接触，可以使标准质量块与提升架中心同轴，提升机构将提升架及其上的标准质量块（含定标准质量块和变标准质量块）、安装盘同时提升到设定高度，启动制动装置，提升架等停留在设定高度，待系统就绪后，释放制动装置，提升架等在重力作用下沿导杆滑下，定标准质量块与大质量底座上的待标定力传感器和标准力传感器发生撞击，待标定力传感器和标准力传感器分别将各自测得的信号传输到数据分析系统中，完成一次标定试验。

当然，作为另一种实施方案，也可以用标准加速度传感器作为标准器，安装在标准质量块上，标定试验时只需记录标准质量块的质量和标准加速度传感器获取的加速度相乘，即F=ma，结果作为待标定力传感器的标定参数即可。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过对动态力标定装置的结构进行改良，采用锥面自动对中的性能，解决了传统安装方式量程受限、一致性差、精度低的问题，同时，藉此设计形成的动态力标定装置量程广，重复性好，精度高，结构简单，操作方便，成本低廉。

附图说明

图1是现有技术中应用无悬挂安装方式的动态力标定装置的结构示意图；

图2是现有技术中应用悬挂安装方式的一种动态力标定装置的结构示意图；

图3是现有技术中应用悬挂安装方式的另一动态力标定装置的结构示意图；

图4是本发明一优选实施例中动态力标定装置的结构示意图；

图5是本发明一优选实施例中动态力标定装置的应用状态示意图；

以上各图中所示组件及其附图标记分别为：1、大质量底座；2、导杆；3、提升架；4、提升机构；5、制动装置；6、定标准质量块；7、安装盘；8、变标准质量块；9、标准加速度传感器；10、待标定力传感器；11、撞击块；12、支架；13、激振器；14、细线绳；15、缓冲器。

具体实施方式

以下结合附图及一优选实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

参阅图4，本优选实施例中的动态力标定结构包括固定的大质量底座1、导杆2、提升架3、提升机构4、制动装置5、定标准质量块6和安装盘7，该大质量底座1放在水平的地坪上，导杆2和提升机构4固定在底座上，提升架3上设置导向孔与导杆2配合，制动装置5与提升架3相连，提升架3上开圆孔，定标准质量块6和变标准质量块8通过提升架3上的圆孔与安装盘7连接，安装盘7上设置自动对中机构，通过调整变标准质量块8的数量改变标定试验的重物质量。标定时，将标准加速度传感器9固定在定标准质量块6或变标准质量块8上，待标定力传感器10固定在大质量底座1上，并置于定标准质量块6正下方。由牛顿第二定律F=ma，只需将标准加速度传感器9将测得的试验加速度a与试验重物的质量m相乘，得到的结果（即待标定力传感器10所承受的动态力）与待标定力传感器10自身测得的力信号对比，以确定待标定力传感器10的动态特性参数，达到力传感器的动态力标定目的。其中m为定标准质量块6和变标准质量块8的质量之和。

参阅图5，本优选实施例在应用时，将待标定力传感器10固定在大质量底座1上，导杆2由安装在大质量底座1上的支架12固定，提高导杆2的定位精度，同时，大质量底座1上安装特殊缓冲器15，在提升架3下降到底部时给提升架3提供缓冲，防止提升架3与标准质量块6发生二次撞击，影响标定精度。标定试验时，由提升机构4将提升架3等提升到设定高度，启动提升架3内置的制动装置5，使提升架3、定标准质量块6、安装盘7、变标准质量块8和标准加速度传感器9可靠停留在该位置，待系统其他部位就绪，释放制动装置5，提升架3等在重力作用下，沿导杆2下滑，由于定标准质量块6下端部超出提升架3下端面，定标准质量块6与大质量底座1上的待标定力传感器10碰撞，此时，提升架3继续下降，在未与定标准质量块6接触前由大质量底座1上的缓冲器15缓冲，并由其内置的制动装置5再次制动，完成一次标定试验。

以上较佳实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所作出各种变换或变型，均属于本发明的范畴。

Claims

1.一种动态力标定结构，其特征在于，它包括：

安放在水平基面上的大质量底座（1），

固定在所述底座（1）上的竖直导杆（2），

用于驱动提升架（3）沿导杆（2）移动的提升机构（4），

用于将提升架（3）锁止于导杆（2）上的选定位置的制动装置（5），

固定安装在提升架（3）上的安装盘（7），

以及，悬设于提升架（3）下方的定标准质量块（6）；

所述定标准质量块（6）经提升架（3）上的通孔与安装盘（7）固定连接，且所述安装盘（7）上还设有自动对中机构。

2.根据权利要求1所述的动态力标定结构，其特征在于，所述提升架（3）上设有与导杆（2）配合的导向孔。

3.根据权利要求1或2所述的动态力标定结构，其特征在于，所述导杆（2）对称设置于提升架（3）两侧。

4.根据权利要求1或2所述的动态力标定结构，其特征在于，所述定标准质量块（6）穿过提升架（3）中心开设的圆形通孔与安装盘（7）固定连接。

5.根据权利要求4所述的动态力标定结构，其特征在于，所述定标准质量块（6）为带法兰的圆柱体，且法兰端部制成球头。

6.根据权利要求4所述的动态力标定结构，其特征在于，所述定标准质量块（6）整体高度大于提升架（3）高度，且所述定标准质量块（6）上端与安装盘（7）固定连接。

7.根据权利要求1所述的动态力标定结构，其特征在于，所述制动装置（5）与提升架（3）固定连接。

8.根据权利要求7所述的动态力标定结构，其特征在于，所述制动装置（5）置于提升架（3）内部。

9.根据权利要求1所述的动态力标定结构，其特征在于，所述自动对中结构为设置于安装盘（7）下端面上的圆形止口、球面或锥面结构，且所述自动对中结构与提升架（3）、安装盘（7）和定标准质量块（6）同轴设置。

10.根据权利要求1所述的动态力标定结构，其特征在于，它还包括可叠加固定在安装盘（7）上的变标准质量块（8）。