CN104459205A - 一种加速度传感器的标定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加速度传感器的标定方法及系统，本发明中能够自动产生振动信号，由起振装置带动校准装置往复移动，以此来带动加速度传感器产生加速度，并通过电荷放大器放大加速度传感器输出的电压信号，并经过多通道数据采集器发送至计算机，由计算机对待测加速度传感器进行标定。由于设置有多个放置加速度传感器的孔位，所以一次测试过程可以对多个加速度传感器进行标定，并且整体的测试过程自动执行无需人工参与，提高了测试效率和测试精度。

Description

一种加速度传感器的标定方法及系统

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种加速度传感器的标定方法及系统。

背景技术

加速度传感器是力学环境监测中的重要测量元件，被广泛应用于各领域的监控和测量。加速度传感器在制造过程中和使用一段时间后需要对加速度传感器的输出灵敏度进行标定，在核电站或其他使用加速度传感器数量较多的设备中，同一批次的加速度传感器数量巨大，采用传统的加速度传感器标定装置一次校核一个的方式效率太低，不能满足实际的需求。

因此现在需要一种新型的标定系统，可以同时可以测量多个加速度传感器，以便提高测试效率、满足实际需求。

发明内容

本发明提供了一种加速度传感器的标定方法及系统，本发明可以同时可以测量多个加速度传感器，达到提高测试效率、满足实际需求的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术手段：

一种加速度传感器的标定系统，包括：

起振装置，用于生成并放大振动信号；

与所述起振装置相连的校准装置，用于依据所述振动信号按一定方向往复移动，所述校准装置上设置有放置多个加速度传感器的多个孔位，其中一个孔位用来放置标准加速度传感器，其余孔位用来放置待测加速度传感器；

与多个加速度传感器输出端一一相连的多个电荷放大器，用于放大每个加速度传感器输出的电压信号；

与所述多个电荷放大器一一相连的多通道数据采集器，用于接收多个加速度传感器经电荷放大器放大后的电压信号；

与所述多通道数据采集器相连的计算机，用于依据标准加速度传感器的电压信号和待测加速度传感器电压信号对待测加速度传感器进行标定。

优选的，所述起振装置包括：

频率发生器，用于生成振动信号；

与所述频率发生器相连的功率放大器，用于对所述振动信号进行放大。

优选的，所述校准装置包括：

与所述起振装置相连的驱动装置和与所述驱动装置相连的校准振动台；

驱动装置，用于依据所述振动信号按一定方向带动所述校准振动台往复移动。

优选的，所述校准振动台上设置有五个孔位，其中一个孔位设置于校准振动台的中心，用来放置标准加速度传感器，其余四个孔位内设置于校准振动台的四周，用来放置待测加速度传感器。

优选的，其余孔位内设置有与待测加速度传感器一一相连的电荷放大器。

优选的，所述起振装置、与标准加速度传感器相连的电荷放大器、多通道数据采集器和计算机封装于机柜内。

优选的，所述多通道数据采集器通过数据线与计算机USB接口相连。

一种加速度传感器的标定方法，应用于上述的加速度传感器的标定系统，包括：

将标准加速度传感器和待测加速度传感器固定于校准装置上；

开启加速度传感器的校准系统，控制校准装置按一定测量频率往复移动；

获得所述标准加速度传感器的标准电压信号和所述待测加速度传感器的待测电压信号；

依据所述标准电压信号和所述待测电压信号对所述待测加速度传感器进行标定。

优选的，依据所述标准电压信号和所述待测电压信号对所述待测加速度传感器进行标定包括：

将所述待测电压信号除以所述标准电压信号的商值作为所述待测加速度传感器的灵敏度；

将待测电压信号与设定电压信号的差值作为待测加速度传感器的误差。

优选的，还包括：

按不同的测量频率分别计算执行所述加速度传感器的标定方法，然后计算不同测量频率下的灵敏度；

将不同测量频率下的灵敏度曲线作为待测加速度传感器的频响曲线。

本发明提供了一种加速度传感器的标定方法及系统，本发明中能够自动产生振动信号，由起振装置带动校准装置往复移动，以此来带动加速度传感器产生加速度，并通过电荷放大器放大加速度传感器输出的电压信号，并经过多通道数据采集器发送至计算机，由计算机对待测加速度传感器进行标定。由于设置有多个放置加速度传感器的孔位，所以一次测试过程可以对多个加速度传感器进行标定，并且整体的测试过程自动执行无需人工参与，提高了测试效率和测试精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种加速度传感器的标定系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的又一种加速度传感器的标定系统的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种加速度传感器的标定方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种加速度传感器的标定系统，包括：

起振装置11，用于生成并放大振动信号；

与所述起振装置11相连的校准装置12，用于依据所述振动信号按一定方向往复移动，所述校准装置12上设置有放置多个加速度传感器的多个孔位，其中一个孔位用来放置标准加速度传感器，其余孔位用来放置待测加速度传感器；

与多个加速度传感器输出端一一相连的多个电荷放大器13，用于放大每个加速度传感器输出的电压信号；

与所述多个电荷放大器13一一相连的多通道数据采集器14，用于接收多个加速度传感器经电荷放大器放大后的电压信号；

与所述多通道数据采集器相连的计算机15，用于依据标准加速度传感器的电压信号和待测加速度传感器电压信号对待测加速度传感器进行标定。

在实际使用时，首先将标准加速度传感器和待测加速度传感器放置于校准装置12上并固定，然后开启起振装置11的电源，起振装置11生成振动信号，由于振动信号的功率较小不足以带动校准装置12，所以需要对振动信号进行功率放大，以便提高振动信号的功率，然后将振动信号传输至校准装置12，校准装置12在振动信号的作用下按一定方向往复移动，带动标准加速度传感器和待测加速度传感器往复移动，标准加速度传感器和待测加速度传感器在往复移动过程中，输出表征加速度的电压信号，输出的电压信号太小不方便进行后续标定，因此通过电荷放大器13对电压信号进行放大，然后再通过多通道数据采集器14采集标准加速度传感器的电压信号和待测加速度传感器的电压信号，然后将所有加速度传感器的电压信号一并发送至计算机15，以便计算机15依据电压信号对待测传感器进行标定。

多通道数据采集器14具有多个通道，每一个加速度传感器与多通道数据采集器14的一个通道相连，多通道数据采集器14将所有通道的数据信息进行合并，然后一并发送至计算机15进行标定。

本发明提供了一种加速度传感器的标定系统，本系统中能够自动产生振动信号，由起振装置带动校准装置往复移动，以此来带动加速度传感器产生加速度，并通过电荷放大器放大加速度传感器输出的电压信号，并经过多通道数据采集器发送至计算机，由计算机对待测加速度传感器进行标定。由于设置有多个放置加速度传感器的孔位，所以一次测试过程可以对多个加速度传感器进行标定，并且整体的测试过程自动执行无需人工参与，提高了测试效率和测试精度。

如图1所示，所述起振装置11在具体实现时包括：频率发生器1，用于生成振动信号；与所述频率发生器相连的功率放大器2，用于对所述振动信号进行放大。

频率发生器能够输出一定频率的正弦信号，频率可以被用户设定，以便输出不同的测量频率，在不同测量频率下对待测加速度传感器进行标定。

如图1所示，所述校准装置12包括：与所述起振装置11相连的驱动装置3和与所述驱动装置3相连的校准振动台4；驱动装置3用于依据所述振动信号按一定方向带动所述校准振动台4往复移动。

本发明中驱动装置3能够带动校准振动台4沿垂直方向或水平方向往复移动。具体驱动装置的实现方式可以采用现有技术中任意能够实现的方式，在此不再赘述。

如图2所示，优选情况下，所述校准振动台4上设置有五个孔位，其中一个孔位设置于校准振动台的中心，用来放置标准加速度传感器，其余四个孔位内设置于校准振动台的四周，用来放置待测加速度传感器。其余四个孔位在结构上可以采用两两对称的方式，以方便加工也便于标定。另外，所述多通道数据采集器14通过数据线与计算机15的USB接口相连。

在具体实现时，可将与待测加速度传感器相连的电荷放大器，设置于待测加速度传感器所在孔位内，以便于固定安装。

如图1所示，所述起振装置11、与标准加速度传感器相连的电荷放大器、多通道数据采集器14和计算机15封装于机柜16内，使得加速度传感器的标定系统结构更加紧凑。

如图3所示，本发明还提供了一种加速度传感器的标定方法，应用于如图1所述的加速度传感器的标定系统，包括：

步骤S101：将标准加速度传感器和待测加速度传感器固定于校准装置12上；

步骤S102：开启加速度传感器的校准系统，控制校准装置12按一定测量频率往复移动；

步骤S103：获得所述标准加速度传感器的标准电压信号和所述待测加速度传感器的待测电压信号；

步骤S104：依据所述标准电压信号和所述待测电压信号对所述待测加速度传感器进行标定。

校准振动台的台面中心位置安装标准加速度传感器，台面的四周设置4个传感器安装孔，沿着中心位置两两对称。将同一批次的被校加速度传感器安装在台面四周。标准加速度传感器输出端与电荷放大器连接使得电压信号放大后再连接到多通道数据采集器的第一通道；被校加速度传感器内置了电荷放大器因此输出端直接与多通道数据采集器的第二、三、四、五通道连接；多通道数据采集器输出端与计算机连接，将采集到的标准加速度传感器和被校加速度传感器电压信号在计算机中进行对比分析和显示，以得到被校加速度传感器的灵敏度、误差及频响曲线完成多个加速度传感器灵敏度的标定。

其中，依据所述标准电压信号和所述待测电压信号对所述待测加速度传感器进行标定包括：将所述待测电压信号除以所述标准电压信号的商值作为所述待测加速度传感器的灵敏度；将待测电压信号与设定电压信号的差值作为待测加速度传感器的误差。

在出厂时每一个型号的加速度传感器均有说明书，说明书上规定有该加速度传感器在不同频率下的电压信号，说明书中的电压信号作为设定的电压信号，将加速度传感器在标定过程中的电压信号，与设定的电压信号的差值，作为待测加速度传感器的误差。

由于标准加速度传感器是各项均符合指标的加速度传感器，将标准加速度传感器与待测加速度传感器放置于同一频率同一个校准振动台运动，所以两者的输出电压具有可比性，若待测加速度传感器输出的电压信号与标准加速度传感器输出的电压信号一致，则表明待测加速度传感器较为准确，灵敏度较高，若加速度传感器输出的电压信号与标准加速度传感器输出的电压信号相差较远则表明待测加速度传感器的灵敏度较低。不可进行后续使用。

按不同的测量频率分别按图3所述的方法，然后计算不同测量频率下的灵敏度；将不同测量频率下的灵敏度曲线作为待测加速度传感器的频响曲线。

不同频率下的灵敏度曲线构成了待测加速度传感器的频响曲线，通过频响曲线可反应待测加速度传感器在不同频率下的灵敏度，以便技术人员根据频响曲线决定待测加速度传感器后续的使用情况。

本发明提供了一种加速度传感器的标定方法，本方法能够一次对多个加速度传感器进行标定，且整个标定过程无需人工参与，提高了标定效率和精确度。

本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种加速度传感器的标定系统，其特征在于，包括：

起振装置，用于生成并放大振动信号；

与所述起振装置相连的校准装置，用于依据所述振动信号按一定方向往复移动，所述校准装置上设置有放置多个加速度传感器的多个孔位，其中一个孔位用来放置标准加速度传感器，其余孔位用来放置待测加速度传感器；

与多个加速度传感器输出端一一相连的多个电荷放大器，用于放大每个加速度传感器输出的电压信号；

与所述多个电荷放大器一一相连的多通道数据采集器，用于接收多个加速度传感器经电荷放大器放大后的电压信号；

与所述多通道数据采集器相连的计算机，用于依据标准加速度传感器的电压信号和待测加速度传感器电压信号对待测加速度传感器进行标定。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述起振装置包括：

频率发生器，用于生成振动信号；

与所述频率发生器相连的功率放大器，用于对所述振动信号进行放大。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述校准装置包括：

与所述起振装置相连的驱动装置和与所述驱动装置相连的校准振动台；

驱动装置，用于依据所述振动信号按一定方向带动所述校准振动台往复移动。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述校准振动台上设置有五个孔位，其中一个孔位设置于校准振动台的中心，用来放置标准加速度传感器，其余四个孔位内设置于校准振动台的四周，用来放置待测加速度传感器。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，其余孔位内设置有与待测加速度传感器一一相连的电荷放大器。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述起振装置、与标准加速度传感器相连的电荷放大器、多通道数据采集器和计算机封装于机柜内。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多通道数据采集器通过数据线与计算机USB接口相连。

8.一种加速度传感器的标定方法，其特征在于，应用于权1所述的加速度传感器的标定系统，包括：

将标准加速度传感器和待测加速度传感器固定于校准装置上；

开启加速度传感器的校准系统，控制校准装置按一定测量频率往复移动；

获得所述标准加速度传感器的标准电压信号和所述待测加速度传感器的待测电压信号；

依据所述标准电压信号和所述待测电压信号对所述待测加速度传感器进行标定。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，依据所述标准电压信号和所述待测电压信号对所述待测加速度传感器进行标定包括：

将所述待测电压信号除以所述标准电压信号的商值作为所述待测加速度传感器的灵敏度；

将待测电压信号与设定电压信号的差值作为待测加速度传感器的误差。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

按不同的测量频率分别计算执行如权利要求8和权利要求9所述的方法，然后计算不同测量频率下的灵敏度；

将不同测量频率下的灵敏度曲线作为待测加速度传感器的频响曲线。