CN106092437A - 一种小型压电动态力传感器标定机构 - Google Patents

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    • G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency

Abstract

本发明公开了一种小型压电动态力传感器标定机构，机构依次由安装基础、立柱、立板、螺杆、螺母、自动释放钩、连接圆环钩、连接板、带孔圆柱、转接板、空心方钢、钢丝绳、静力传感器、压电动态力传感器、显示器、测试处理系统和自动释放钩控制器组成。标定机构包括一个静力和一个动态力加载测试机构，静力加载测试机构用于给动态力传感器施加第一次静载，应用静力传感器测量静载的幅值。动态力加载测试机构用于施加并释放第二次静载得到一个瞬态冲击力，利用静力传感器测量第二次静载即动载的幅值，此时，压电动态力传感器的电压响应与动载的幅值的比值即为标定结果。本发明能直接精确标定出压电动态力传感器的灵敏度系数，安装操作简单，标定结果可靠性高。

Description

一种小型压电动态力传感器标定机构
技术领域
本发明涉及压电动态力传感器标定试验的技术领域，具体涉及一种小型压电动态力传感器标定机构，可用于压电动态力传感器标定试验中，精确标定出压电动态力传感器的灵敏度系数，主要应用在传感器技术领域。
背景技术
矿山、大型边坡及巷道支护易发生滑坡、岩爆及塌方等恶性事故,为了减轻可能发生的滑坡等灾害事故的危害，需要用到动力传感器进行监测和预警。动力传感器在设计时需要对其灵敏度进行标定，灵敏度的标定是指获得传感器电压响应信号的峰值与输入动载幅值的比值。本标定机构能够满足传感器的载荷需求，又能满足精度要求，并能实现动态力的均布加载。
目前，国内外尚未见有关动力加载机构的文献报导。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种小型压电动态力传感器标定机构，直接精确标定出压电动态力传感器的灵敏度系数，安装操作简单，标定结果可靠性高。
本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小型压电动态力传感器标定机构，所述的标定机构包括一个静力加载测试机构和动态力加载测试机构，静力加载测试机构用于安装压电动态力传感器，给压电动态力传感器施加第一次静载，并且测量第一次静载和第二次静载的幅值，所述的静力加载测试机构包括：安装基础、立板、第二螺杆、第二螺母、第三螺母、带孔圆柱、转接板、空心方钢、钢丝绳、静力传感器、压电动态力传感器和显示器；立板固定安装于安装基础，空心方钢通过第二螺母与第二螺杆连接，第二螺杆套在立板两侧的圆孔内，第二螺杆在立板圆孔内可以活动；静力传感器固定安装在立板一侧，压电动态力传感器固定安装在静力传感器接口上，六根等角度分布的钢丝绳穿过带孔圆柱、转接板、空心方钢、立板和静力传感器后与压电动态力传感器连接，采用六根等角度分布的钢丝绳，可以保证压电动态力传感器均匀加载，带孔圆柱和转接板固定连接，转接板和空心方钢之间无连接，靠钢丝绳的拉力压紧，压电动态力传感器和带孔圆柱内均有卡槽，可以将钢丝绳卡死；调节第三螺母在第二螺杆上的位置可以实现将钢丝绳拉紧，从而给压电动态力传感器施加第一次静载，静力传感器可以测量静载的幅值；动态力加载测试机构用于给压电动态力传感器施加瞬态冲击力，并测量瞬态冲击力作用下压电动态力传感器的电压响应，综合静力传感器测量结果可以得到标定结果，动态力加载测试机构包括：所述安装基础、立柱、第一螺杆、第一螺母、第三螺杆、自动释放钩、连接圆环钩、连接板、带孔圆柱、转接板、钢丝绳、压电动态力传感器、测试处理系统和自动释放钩控制器，立柱固定安装于所述安装基础，第一螺杆安装第一螺母后套在立柱的圆孔内，第一螺杆在立板的圆孔内可以活动；第三螺杆固定安装于转接板，连接板通过螺母安装于第三螺杆；自动释放钩一端通过连接圆环钩与连接板连接，另外一端与螺杆连接，调节第一螺母在第一螺杆上的位置可以实现将钢丝绳再次拉紧，从而给压电动态力传感器施加第二次静载，通过解锁自动释放钩释放第二次的静载得到一个瞬态冲击力，静力传感器能够测量第二次静载的幅值即动载的幅值，压电动态力传感器能够测量瞬态冲击力作用下压电动态力传感器的电压响应，电压响应与第二次静载的幅值的比值即为标定结果。
进一步的，调节螺母在第二螺杆上的位置可以实现将钢丝绳拉紧，给压电动态力传感器施加第一次静载，静力传感器可以测量静载的幅值。
进一步的，所述静力加载测试机构采用六根等角度分布的钢丝绳，可以保证压电动态力传感器均匀加载。
进一步的，调节螺母在第一螺杆上的位置可以实现将钢丝绳再次拉紧，给压电动态力传感器施加第二次静载，通过解锁自动释放钩释放第二次的静载得到一个瞬态冲击力。
进一步的，所述动态力加载测试机构的静力传感器能够测量第二次静载的幅值即动载的幅值，压电动态力传感器能够测量瞬态冲击力作用下压电动态力传感器的电压响应，电压响应与第二次静载的幅值的比值即为标定结果。
进一步的，所述的整个标定机构采用固定于所述安装基础的方式安装。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明采用六根等角度分布的钢丝绳进行加载，可以保证压电动态力传感器均匀加载；
(2)本发明具备高精度的静力传感器，可以有效测量静载幅值；
(3)本发明通过调节螺母在螺杆上的位置实现将钢丝绳拉紧加载，操作简便；
(5)本发明结构简单，安装使用方便，可靠性高；
(6)本发明简单有效，通过传统的机械加工就可实现，工艺性好，成本低。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图中，1为安装基础，2为立柱，3为立板，4为第一螺杆，5为第二螺杆，6为第三螺杆，7为第二螺母，8为第三螺母，9为自动释放钩，10为连接圆环钩，11为连接板，12为带孔圆柱，13为转接板，14为空心方钢，15为钢丝绳，16为静力传感器，17为压电动态力传感器，18为显示器，19为测试处理系统，20为自动释放钩控制器，21为第一螺母。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。
如图1所示，本发明一种小型压电动态力传感器标定机构，由一个静力加载测试机构和动态力加载测试机构组成，静力加载测试机构包括：安装基础1、立板3、第二螺杆5、第二螺母7、第三螺母8、带孔圆柱12、转接板13、空心方钢14、钢丝绳15、静力传感器16、压电动态力传感器17和显示器18；动态力加载测试机构包括：安装基础1、立柱2、第一螺杆4、第一螺母21、第三螺杆6、自动释放钩9、连接圆环钩10、连接板11、带孔圆柱12、转接板13、钢丝绳15、压电动态力传感器17、测试处理系统19和自动释放钩控制器20。
在具体安装时，先将立板3和立柱2固定安装于安装基础1，空心方钢14通过第二螺母7与第二螺杆5连接，第二螺杆5套在立板3两侧的圆孔内，第二螺杆5在立板3圆孔内可以活动；静力传感器16固定安装在立板3一侧，压电动态力传感器17固定安装在静力传感器16接口上，六根等角度分布的钢丝绳15穿过带孔圆柱12、转接板13、空心方钢14、立板3和静力传感器16后与压电动态力传感器17连接，带孔圆柱12和转接板13固定连接，转接板13和空心方钢14之间无连接，靠钢丝绳15的拉力压紧，压电动态力传感器17和带孔圆柱12内均有卡槽，可以将钢丝绳15卡死；第一螺杆4安装第一螺母21后套在立柱2的圆孔内，第一螺杆4在立板3的圆孔内可以活动；第三螺杆6固定安装于转接板13，连接板11通过螺母安装于第三螺杆6；自动释放钩9一端通过连接圆环钩10与连接板11连接，另外一端与第一螺杆4连接。
在具体标定时，先调节第三螺母8在第二螺杆5上的位置将钢丝绳15拉紧，利用钢丝绳的拉力给压电动态力传感器17施加第一次静载，利用静力传感器16测量第一次静载的幅值。调节第一螺母21在第一螺杆4上的位置将钢丝绳再次拉紧，从而给压电动态力传感器17施加第二次静载，解锁自动释放钩9释放第二次的静载给压电动态力传感器17作用一个瞬态冲击力，此时静力传感器16的读数减去第一次测量静载的读数即为第二次静载的幅值，即动载的幅值，压电动态力传感器17测量瞬态冲击力作用下压电动态力传感器17的电压响应，电压响应与第二次静载的幅值的比值即为标定结果。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种小型压电动态力传感器标定机构，所述的标定机构包括一个静力加载测试机构和动态力加载测试机构，静力加载测试机构用于安装压电动态力传感器，给压电动态力传感器施加第一次静载，并且测量第一次静载和第二次静载的幅值，其特征在于：所述的静力加载测试机构包括：安装基础(1)、立板(3)、第二螺杆(5)、第二螺母(7)、第三螺母(8)、带孔圆柱(12)、转接板(13)、空心方钢(14)、钢丝绳(15)、静力传感器(16)、压电动态力传感器(17)和显示器(18)；立板(3)固定安装于安装基础(1)，空心方钢(14)通过第二螺母(7)与第二螺杆(5)连接，第二螺杆(5)套在立板(3)两侧的圆孔内，第二螺杆(5)在立板(3)圆孔内可以活动；静力传感器(16)固定安装在立板(3)一侧，压电动态力传感器(17)固定安装在静力传感器(16)接口上，六根等角度分布的钢丝绳(15)穿过带孔圆柱(12)、转接板(13)、空心方钢(14)、立板(3)和静力传感器(16)后与压电动态力传感器(17)连接，采用六根等角度分布的钢丝绳(15)，可以保证压电动态力传感器(17)均匀加载，带孔圆柱(12)和转接板(13)固定连接，转接板(13)和空心方钢(14)之间无连接，靠钢丝绳(15)的拉力压紧，压电动态力传感器(17)和带孔圆柱(12)内均有卡槽，可以将钢丝绳(15)卡死；调节第三螺母(8)在第二螺杆(5)上的位置可以实现将钢丝绳(15)拉紧，从而给压电动态力传感器(17)施加第一次静载，静力传感器(16)可以测量静载的幅值；动态力加载测试机构用于给压电动态力传感器(17)施加瞬态冲击力，并测量瞬态冲击力作用下压电动态力传感器(17)的电压响应，综合静力传感器(16)测量结果可以得到标定结果，动态力加载测试机构包括：所述安装基础(1)、立柱(2)、第一螺杆(4)、第一螺母(21)、第三螺杆(6)、自动释放钩(9)、连接圆环钩(10)、连接板(11)、带孔圆柱(12)、转接板(13)、钢丝绳(15)、压电动态力传感器(17)、测试处理系统(19)和自动释放钩控制器(20)，立柱(2)固定安装于所述安装基础(1)，第一螺杆(4)安装第一螺母(21)后套在立柱(2)的圆孔内，第一螺杆(4)在立板(3)的圆孔内可以活动；第三螺杆(6)固定安装于转接板(13)，连接板(11)通过螺母安装于第三螺杆(6)；自动释放钩(9)一端通过连接圆环钩(10)与连接板(11)连接，另外一端与螺杆(4)连接，调节第一螺母(21)在第一螺杆(4)上的位置可以实现将钢丝绳再次拉紧，从而给压电动态力传感器(17)施加第二次静载，通过解锁自动释放钩(9)释放第二次的静载得到一个瞬态冲击力，静力传感器(16)能够测量第二次静载的幅值即动载的幅值，压电动态力传感器(17)能够测量瞬态冲击力作用下压电动态力传感器(17)的电压响应，电压响应与第二次静载的幅值的比值即为标定结果。
2.根据权利要求1所述的小型压电动态力传感器标定机构，其特征在于：调节螺母(8)在第二螺杆(5)上的位置可以实现将钢丝绳(15)拉紧，给压电动态力传感器(17)施加第一次静载，静力传感器(16)可以测量静载的幅值。
3.根据权利要求1所述的小型压电动态力传感器标定机构，其特征在于：所述静力加载测试机构采用六根等角度分布的钢丝绳(15)，可以保证压电动态力传感器(17)均匀加载。
4.根据权利要求1所述的小型压电动态力传感器标定机构，其特征在于：调节螺母(21)在第一螺杆(4)上的位置可以实现将钢丝绳再次拉紧，给压电动态力传感器(17)施加第二次静载，通过解锁自动释放钩(9)释放第二次的静载得到一个瞬态冲击力。
5.根据权利要求1所述的小型压电动态力传感器标定机构，其特征在于：所述动态力加载测试机构的静力传感器(16)能够测量第二次静载的幅值即动载的幅值，压电动态力传感器(17)能够测量瞬态冲击力作用下压电动态力传感器(17)的电压响应，电压响应与第二次静载的幅值的比值即为标定结果。
6.根据权利要求1所述的小型压电动态力传感器标定机构，其特征在于：所述的整个标定机构采用固定于所述安装基础(1)的方式安装。
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