CN107036517A - 一种位移传感器标定用装载装置及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移传感器标定用装载装置以及标定方法，该装载装置包括基板，基板上依次平行设置有滚珠丝杠、光栅尺和直线导轨，在直线导轨、光栅尺和滚珠丝杠上方设置有活动板，该活动板由滚珠丝杠带动并沿直线导轨移动；在基板上或活动板上设置有分别用于固定拉线传感器、角度位移传感器和弹簧自动伸缩位移传感器并使之跟随活动板移动产生拉线位移、角度位移和弹簧自动伸缩位移的固定部件。本发明的装载装置中三种位移传感器固定部件的位置设置紧凑合理。利用本发明的装载装置以及标定方法，能够快速高效的完成多种规格及量程的位移传感器的标定，传感器的拆装方便操作简单，数据处理迅速直观。尤其适用于汽车碰撞试验位移传感器的标定。

Description

一种位移传感器标定用装载装置及标定方法

技术领域

本发明涉及一种用于标定位移传感器的装载装置，以及利用该装载装置进行位移传感器标定的方法，属于传感器的标定领域。

背景技术

传感器标定就是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定度的过程，从而确立传感器输出量和输人量之间的对应关系。同时也确定不同使用条件下的误差关系。标定的基本方法是，利用标准仪器产生已知的非电量作为输入量，输入到待标定的传感器中，然后将传感器的输出量和输入的标准量相比较，获得一系列标准数据或曲线。根据试验数据确定传感器的各项性能指标，实际上也是确定传感器的测量精度。

位移传感器在使用的过程中，随着时间的延长和电子元件的老化灵敏度系数会发生变化，如果不及时标定更改，将会导致测量的数据偏差较大，影响测量结果。

现有的位移传感器标定装置，功能单一，操作复杂，无法满足不同类型及量程的位移传感器的标定要求。目前位移传感器的标定方法大多采用手动方式进行静态标定，将位移传感器固定在标定装置上，手动使传感器做直线运动，并用万用表测量传感器输出的信号值，同时记录轴向移动的位移值，两者一一对应得到标定曲线，该方法标定测量点少，误差大，功能单一。

因此，为克服上述技术的不足而设计出成本低，精度相对又高的多类型位移传感器标定系统，正是发明人所要解决的问题。

发明内容

本发明首先要解决的技术问题是，提供一种适用于多种类型及量程的位移传感器标定的简便高效的装载装置，利用该装载装置可以根据不同位移传感器的工作环境需要，在指定的环境下对位移传感器进行标定，验证其灵敏度，线性度，迟滞性等参数。

为解决以上技术问题，本发明首先公开了一种位移传感器标定用装载装置，该装载装置包括基板，基本上依次平行设置有滚珠丝杠、光栅尺和直线导轨，在直线导轨、光栅尺和滚珠丝杠上方设置有活动板，该活动板由滚珠丝杠带动并沿直线导轨移动；

在基板上或活动板上设置有分别用于固定拉线传感器、角度位移传感器和弹簧自动伸缩位移传感器并使之跟随活动板移动产生拉线位移、角度位移和弹簧自动伸缩位移的固定部件。

进一步地，

所述用于固定拉线传感器的固定部件包括设置在活动板上用于固定拉线传感器的拉线位移传感器固定板以及固定在基板上用于卡固拉线传感器的拉线的拉线传感器固定块；

所述用于固定角度位移传感器的固定部件包括设置在基板上用于固定角度位移传感器的角度位移传感器固定环以及设置在活动板上与角度位移传感器的摆臂紧密接触的角度位移传感器固定板，在角度位移传感器固定环和角度位移传感器固定板之间设置有集线器；

所述用于固定弹簧自动伸缩位移传感器的固定部件包括设置在活动板上用于固定弹簧自动伸缩位移传感器的弹簧自动伸缩位移传感器固定块。

进一步地，所述弹簧自动伸缩位移传感器固定块有两个，固定于活动板的前后部，且位于沿活动板移动方向的同一直线上。

进一步地，所述拉线传感器固定块、角度位移传感器固定环和拉线位移传感器固定板依次位于活动板的移动方向上，

所述弹簧自动伸缩位移传感器固定块位于拉线位移传感器固定板的一侧，角度位移传感器固定板位于拉线位移传感器固定板的另一侧。

本发明还公开公开了一种利用前述位移传感器标定用装载装置进行位移标定的方法，通过PC端的指定位移值控制伺服驱动，控制电机驱动滚珠丝杠旋转，带动转载装置的活动板发生一确定的位移，从而使固定在活动板上的弹簧自动伸缩位移传感器、拉线位移传感器本体和角度位移传感器摆臂产生该确定的位移，测量仪器接收各传感器的电压信号以及光栅尺的位移信号，并传递到PC端；重复以上过程使PC端得到一组由不同位移产生的不同电压信号后生成该传感器的标定报告。

进一步地，

对拉线位移传感器的标定，将拉线位移传感器固定在拉线位移传感器固定板上，并将拉线卡固在拉线位移固定块上进行标定；

对弹簧自动伸缩位移传感器的标定，将弹簧自动伸缩位移传感器通过两个弹簧自动伸缩位移传感器固定块平行固定在活动板上，内部的弹簧伸缩机构自动将伸缩头与拉线位移固定块触碰，然后进行归零标定；

对角度位移传感器的标定，将角度位移传感器固定在角度位移传感器固定环上，并用集线器上的线套于角度位移传感器的摆臂上，使摆臂受拉力从而始终与角度位移传感器固定板紧紧接触，从而进行角度位移传感器的标定。

拉线位移传感器、弹簧自动伸缩位移传感器以及角度位移传感器均通过螺钉固定在相应部件上。

本发明所公开的装载装置的有益效果有：

1、在各位移传感器标定过程中，均通过螺钉固定在装载装置上，确保其在实际标定过程中测得的位移与活动板产生的位移相同，并且不会松动导致标定结果的偏差。

2、本发明的装载装置以及利用该装载装置设置的标定系统适用于多种类型及多量程的位移传感器的标定，自动标定及生成报告，具体可支持拉线位移传感器、角度位移传感器及弹簧自动伸缩位移传感器3种不同位移传感器的同时标定，人机界面，高精度位移标定。

3、在装载装置上带有高精度光栅尺，能直接显示出活动板移动的位移，并将该位移值传输给测量器，也可以根据传感器的要求在任意位置归零操作。

本发明的装载装置中三种位移传感器固定部件的位置设置紧凑合理，并共同固定在一个基板上，防止因其他原因产生位移，影响标定。利用本发明的装载装置，能够快速高效的完成多种规格及量程的位移传感器的标定，传感器的拆装方便操作简单，数据处理迅速直观。尤其适用于汽车碰撞试验位移传感器的标定。

附图说明

图1为本发明位移传感器标定用装载装置的立体结构示意图；

图2为本发明位移传感器标定用装载装置的俯视结构示意图；

图3为角度位移传感器固定板结构示意图；

图4为拉线位移传感器固定块的结构示意图；

图5为集线器的结构示意图；

图6为3种位移传感器固定部件之间的位置关系结构示意图；

图7为另一个角度看的3种位移传感器固定部件之间的位置关系结构示意图；

图8为本发明所述标定方法的流程示意图。

图中附图标记，1-拉线传感器固定块，1.1-固定块安装板，1.2-拉线固定台，1.2.1-拉线槽，2-角度位移传感器固定环，3-角度位移传感器固定板，3.1-挡板，3.2-固定安装板，4-拉线传感器固定板，5-弹簧自动伸缩位移传感器固定块，6-集线器，6.1-集线器固定头，6.2-线，7-活动板，8-弹簧自动伸缩位移传感器，9-直线导轨，10-光栅尺，11-滚珠丝杠，12-基板，12.1-安装座，12.2-安装台。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地阐述本发明的内容。本发明的实施并不限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都应在本发明的保护范围内。

实施例1：

本发明的位移传感器标定用装载装置如图1(其中部分细节未在图1中显示，比如活动板7上的安装孔等，未显示部分细节结构请参照图2)和2所示，包括一块基板12，通过基板12将装载装置固定在工作桌面上，减少标定过程中由位置偏移产生的偶然误差。为方便描述，本发明以图2显示的左侧方向为后方，右侧方向为前方(前后方向即活动板7的移动方向)；另外两侧为左右，且以图3所示的纸面下方为左，纸面上方为右。

在该基本12的上表面从左到右依次平行设置有滚珠丝杠11、光栅尺10和直线导轨9，三者应高度平行，确保标定的精度。该装载装置还包括一块活动板7，该活动板7的左侧下方固定在滚珠丝杠11上，右侧下方固定在直线导轨9上，即当滚珠丝杠11发生位移时，可带动活动板7沿直线导轨9发生移动，光栅尺10上则可显示移动的距离。

在活动板7靠近左侧的上表面前后各安装有一个弹簧自动伸缩位移传感器固定块5，弹簧自动伸缩位移传感器8穿过弹簧自动伸缩位移传感器固定块5被固定在活动板7上。两个弹簧自动伸缩位移传感器固定块5在一条直线上，且该直线与滚珠丝杠11、光栅尺10和直线导轨9平行，也就是该直线方向即为活动板7的移动方向，也就是弹簧自动伸缩位移传感器8的位移方向。

在位于活动板7的后方的弹簧自动伸缩位移传感器固定块5的右侧安装有一拉线位移传感器固定板4，在该拉线位移传感器固定板4的后方且位于基板12上安装有用于卡固拉线传感器的拉线的拉线传感器固定块1；并且拉线位移传感器固定板4与拉线传感器固定块1分别安装在安装座12.1和安装台12.2上，安装座12.1设置在基板12上，安装台12.2设置在活动板7上。

在活动板7上位于拉线位移传感器固定板4的右侧固定有一个角度位移传感器固定板3，在基板12上且位于拉线传感器固定块1和拉线位移传感器固定板4之间处设置有角度位移传感器固定环2，由于拉线位移传感器固定板4与拉线传感器固定块1分别安装在安装座12.1和安装台12.2上，因此拉线位移传感器固定板4与拉线传感器固定块1的位置被拉高，所以拉线位移传感器的拉线可跨过角度位移传感器固定环2及其上的角度位移传感器，使两者的标定互不影响。在角度位移传感器固定环2和角度位移传感器固定板3之间设置有集线器6。

其中，拉线传感器固定块1如图4所示，包括用于与安装座12.1固定的固定块安装板1.1、与固定块安装板1.1呈90度角设置的拉线固定台1.2，在拉线固定台1.2上开设有用于固定拉线位移传感器拉线的拉线槽1.2.1。角度位移传感器固定板3如图3所示，包括用于与活动板7固定安装的固定安装板3.2以及与固定安装板3.2成90度角设置的挡板3.1。集线器6如图5所示，包括用于固定在活动板7上的集线器固定头6.1，集线器固定头6.1上伸出有线6.2。

利用前述公开的本发明的位移传感器标定用装载装置，本发明还设计了一种包含PC端、伺服驱动、电机、装载装置、位移传感器、测量仪器的标定系统。

标定前先备温度计和湿度计，根据不同的工作条件确定实验操作温度，湿度。因为不同的试验温度和湿度对传感器的工作性能会造成很大的影响，所以传感器的标定需要与现实工作环境相对应。

具体标定步骤如下：

(1)、打开各仪器的电源，将伺服驱动与PC端正确连接，以保证其提供各确定值的位移，位移的精确读数可从高精度光栅尺上读出。

(2)、将装载装置固定在工作桌面上，防止其在标定时产生振动偏移而带来误差。

(3)、根据不同类型的位移传感器选择不同的固定位置，

在标定拉线位移传感器时，将拉线位移传感器用螺钉固定在拉线位移传感器固定板4上，并将拉线卡在拉线位移传感器固定块1的拉线槽1.2.1内并固定后进行标定；

在标定弹簧自动伸缩位移传感器8时，将弹簧自动伸缩位移传感器用两个弹簧自动伸缩位移传感器固定块5平行固定，内部的弹簧伸缩机构自动将伸缩头与拉线位移传感器固定块1或安装座12.1触碰，然后进行归零标定；

在标定角度位移传感器时，将角度位移传感器固定在角度位移传感器固定环2上，将角度位移传感器的摆臂紧紧接触角度位移传感器固定板3(被挡板3.1阻挡而发生位移)，并用集线器6上的线6.2套于摆臂上，使摆臂受拉力从而始终与角度位移传感器固定板3紧紧接触，然后进行角度位移传感器的标定。

(4)、根据不同位移传感器的测量范围，将其分成若干个等距点，根据测量范围的分点情况，在PC端上设定最小的位移值，系统通过PC端相关软件控制高精度伺服驱动，由电机带动滚珠丝杠11旋转发生位移，使活动板7实现自动位移至最小位移处，使用高精度光栅尺记录并显示位移。活动板7发生位移的同时，设置在活动板7上的弹簧自动伸缩位移传感器固定块5、拉线位移传感器固定板4和角度位移传感器固定板3随之发生相同的移动，从而带动固定在其上的三种传感器发生相同的位移。活动板7产生的位移即是传感器所测得的位移。

(5)、观察位移传感器的输出电压值，等待测量仪器上显示的输出电压值稳定后，记录该输出量(模拟信号)，测量仪器将该电压信号以及接收的高精度光栅尺的位移数据传输给PC端。

(6)、将计算机设定的位移值从小到大依次提升，重复操作步骤5，得到各个点的原始标定数据。

(7)、处理标定数据，画出输入量与输出量之间的对应关系曲线图并确定传感器的各项性能指标。

以上三种位移传感器可同时固定在相应部件上进行同时标定操作。

另外，位移传感器的标定需要高性能电源供电提供激励电压，本发明可由测量仪器进行提供。

Claims (6)

1.一种位移传感器标定用装载装置，其特征在于：该装载装置包括基板(12)，基板(12)上依次平行设置有滚珠丝杠(11)、光栅尺(10)和直线导轨(9)，在直线导轨(9)、光栅尺(10)和滚珠丝杠(11)上方设置有活动板(7)，该活动板(7)由滚珠丝杠(11)带动并沿直线导轨(9)移动；

在基板(12)上或活动板(7)上设置有分别用于固定拉线传感器、角度位移传感器和弹簧自动伸缩位移传感器并使之跟随活动板(7)移动产生拉线位移、角度位移和弹簧自动伸缩位移的固定部件。

2.根据权利要求1所述位移传感器标定用装载装置，其特征在于：

所述用于固定拉线传感器的固定部件包括设置在活动板(7)上用于固定拉线传感器的拉线位移传感器固定板(4)以及固定在基板(12)上用于卡固拉线传感器的拉线的拉线传感器固定块(1)；

所述用于固定角度位移传感器的固定部件包括设置在基板(12)上用于固定角度位移传感器的角度位移传感器固定环(2)以及设置在活动板(7)上与角度位移传感器的摆臂紧密接触的角度位移传感器固定板(3)，在角度位移传感器固定环(2)和角度位移传感器固定板(3)之间设置有集线器(6)；

所述用于固定弹簧自动伸缩位移传感器的固定部件包括设置在活动板(7)上用于固定弹簧自动伸缩位移传感器的弹簧自动伸缩位移传感器固定块(5)。

3.根据权利要求2所述位移传感器标定用装载装置，其特征在于：所述弹簧自动伸缩位移传感器固定块(5)有两个，固定于活动板(7)的前后部，且位于沿活动板(7)移动方向的同一直线上。

4.根据权利要求2所述位移传感器标定用装载装置，其特征在于：所述拉线传感器固定块(1)、角度位移传感器固定环(2)和拉线位移传感器固定板(4)依次位于活动板(7)的移动方向上，

所述弹簧自动伸缩位移传感器固定块(5)位于拉线位移传感器固定板(4)的一侧，角度位移传感器固定板(3)位于拉线位移传感器固定板(4)的另一侧。

5.一种利用权利要求1-4所述位移传感器标定用装载装置进行位移标定的方法，其特征在于：通过PC端的指定位移值控制伺服驱动，控制电机驱动滚珠丝杠旋转，带动转载装置的活动板发生一确定的位移，从而使固定在活动板上的弹簧自动伸缩位移传感器、拉线位移传感器本体和角度位移传感器摆臂产生该确定的位移，测量仪器接收各传感器的电压信号以及光栅尺的位移信号，并传递到PC端；重复以上过程使PC端得到一组由不同位移产生的不同电压信号后生成该传感器的标定报告。

6.根据权利要求5所述位移标定的方法，其特征在于：

对拉线位移传感器的标定，将拉线位移传感器固定在拉线位移传感器固定板上，并将拉线卡固在拉线位移固定块上进行标定；

对弹簧自动伸缩位移传感器的标定，将弹簧自动伸缩位移传感器通过两个弹簧自动伸缩位移传感器固定块(5)平行固定在活动板(7)上，内部的弹簧伸缩机构自动将伸缩头与拉线位移固定块触碰，然后进行归零标定；

对角度位移传感器的标定，将角度位移传感器固定在角度位移传感器固定环(2)上，并用集线器(6)上的线套于角度位移传感器的摆臂上，使摆臂受拉力从而始终与角度位移传感器固定板(3)紧紧接触，从而进行角度位移传感器的标定。