CN107144398A - 一种安全带张力计校准装置及其校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全带张力计校准装置及其校准方法，其特征在于：还包括上连接头、下连接头、加载织带和数据采集仪及处理装置，所述上连接头用于连接所述万能试验机上的标准力传感器和所述加载织带，所述下连接头一端连接所述加载织带，另一端固定于所述万能试验机上；待校准安全带张力计安装在所述加载织带上；所述数据采集及处理装置用于采集所述标准力传感器的输出信号和所述安全带张力计的信号，并根据采集的数据计算出所述安全带张力计的输出灵敏度、非线性误差。本发明解决了安全带张力计校准困难的问题，可以高精度的校准安全带张力计，进而保证碰撞试验过程中用安全带张力计测量安全带对假人的作用力准确度。

Description

一种安全带张力计校准装置及其校准方法

技术领域

本发明属于汽车碰撞安全试验技术领域，具体涉及一种安全带张力计校准装置及其校准方法。

背景技术

随着汽车的普及，汽车的安全性能越来越多的受到消费者的关注。针对汽车安全性能，中国新车评价规程于2006年开始实施。中国新车评价规程C-NCAP中规定了两种正面碰撞试验：正面100%重叠刚性壁障碰撞试验、40%重叠可变形壁障碰撞试验，这些试验中的假人胸部得分率一直是最低的，主要原因是碰撞过程中安全带对假人的作用力过大。为了测量安全带的张力，市场上出现了多种安全带张力计。安全带张力计其结构和原理基本相似，且由于其结构奇特，其校准不同于其他形状相对比较常见的传感器，校准比较困难。而目前国内对此安全带张力计传感器的校准没有统一的技术方案和规范。

发明内容

本发明设计了一种安全带张力计校准装置及其校准方法，其解决了安全带张力计校准比较困难的问题，可以高精度的校准安全带张力计，进而保证碰撞试验过程中用安全带张力计测量安全带对假人的作用力准确度。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种安全带张力计校准装置，其特征在于：包括上连接头、下连接头、加载织带和数据采集及处理装置，所述上连接头用于连接试验机上的标准力传感器和所述加载织带，所述下连接头一端连接所述加载织带，另一端固定于所述试验机上；待校准安全带张力计安装在所述加载织带上；所述数据采集及处理装置用于采集所述标准力传感器的输出信号和所述安全带张力计的信号，并根据采集的数据计算出所述安全带张力计的输出灵敏度、非线性误差。

进一步，所述上连接头包括上连接支架和上连接套筒；所述上连接支架是一个U型块结构，所述U型块结构的底部加工有连接孔以与所述标准力传感器连接，所述上连接套筒可转动的设置在所述U型块结构的凹槽内以连接所述加载织带。

进一步，所述上连接套筒通过上连接螺钉设置在所述上连接支架上；所述U型块结构的两侧分别加工有安装孔，所述上连接螺钉穿过该安装孔后由上连接螺母锁紧。

进一步，所述下连接头包括下连接支架、下连接套筒和安装块，所述下连接支架也是一U型块结构，所述安装块安装在该U型块结构的底部外侧，所述下连接套筒可转动的设置在所述下连接支架的凹槽内以连接所述加载织带。

进一步，所述下连接套筒通过下连接螺钉设置在所述下连接支架上；所述下连接支架U型块结构的两侧分别加工有安装孔，所述下连接螺钉穿过该安装孔后由下连接螺母锁紧。

进一步，所述安装块的横截面是工字型结构，以便于和所述下连接支架、所述试验机底部的T型槽配合连接。

进一步，所述加载织带采用汽车安全带织带，其两端使用缝线缝纫；所述加载织带至少能承载20kN的载荷。

进一步，所述数据采集及处理装置包括数据采集仪及控制计算机；所述数据采集及处理装置采用数据采集仪同时采集待校准安全带张力计和标准力传感器信号,然后依据最小二乘法计算传感器灵敏度,及非线性误差。

进一步，所述试验机为万能试验机。

一种安全带张力计校准方法，其特征在于：首先，将上连接头一端和加载织带连接，另一端和万能试验机上的标准力传感器连接；将下连接头一端和加载织带连接，另一端安装在试验机底部的T型槽内；

其次，将待校准的安全带张力计安装到所述加载织带上；将所述安全带张力计和所述标准力传感器的数据线插入数据采集仪及处理装置的插孔上；将标准力传感器的灵敏度输入数据采集仪，将待测传感器的灵敏度设置为1，设置采集频率建议不低于1000Hz；

然后，启动所述试验机，启动所述数据采集及处理装置，设置所述试验机的加载速度为20mm/min；在所述试验机开始试验的同时，触发所述数据采集仪采集用所述标准力传感器的输出信号和所述安全带张力计的信号数据；待载荷至16kN时停止所述万能试验机并卸载；

最后，根据所述数据采集仪内采集到的实验数据， 根据不同载荷下采集到的所述安全带张力计输出的电信号，使用最小二乘法算出所述安全带张力计的输出灵敏度系数，使用所述标准力传感器和所述安全带张力计的电测量信号计算出所述安全带张力计的非线性误差。

该安全带张力计校准装置及其校准方法具有以下有益效果：

（1）本发明安全带张力计校准装置及方法，将该装置固定于万能试验机上加载荷，通过数据采集仪，采集用于校准张力计的标准力传感器的输出信号和张力计的信号，根据采集的数据计算出安全带张力计的输出灵敏度、非线性误差。可以高效率、高准确性的校准安全带张力计，提高试验数据质量。

（2）本发明解决了安全带张力计校准困难的问题，可以高精度的校准安全带张力计，进而保证碰撞试验过程中用安全带张力计测量安全带对假人的作用力准确度。

（3）本发明成本低、实用性强。

附图说明

图1：本发明安全带张力计校准装置的结构示意图；

图2：本发明中上连接头的结构示意图；

图3：本发明中上连接头的爆炸图；

图4：本发明中下连接头的结构示意图；

图5：本发明中下连接头的爆炸图。

附图标记说明：

1—标准力传感器；2—上连接头；21—上连接支架；22—上连接套筒；23—上连接螺钉；24—上连接螺母；3—下连接头；31—下连接支架；32—下连接套筒；33—安装块；34—下连接螺钉；35—下连接螺母；36—安装块螺钉；4—加载织带；5—安全带张力计；6—数据采集仪及处理装置。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1示出了示出了一种安全带张力计校准装置，包括标准力传感器1、上连接头2、下连接头3、加载织带4和数据采集仪及处理装置6。加载织带4使用汽车安全带织带，两端使用缝线缝纫，其至少能承载20kN的载荷。上连接头2用于连接标准力传感器1和加载织带4，下连接头3一端用于连接加载织带4，下连接头3另一端固定于万能试验机下方的平板上，对于传感器下置的万能试验机则下连接头3另一端用来连接下固定装置。安全带张力计5安装在加载织带4上。数据采集仪及处理装置6用于采集标准力传感器1的输出信号和安全带张力计5的信号，并根据采集的数据计算出安全带张力计5的输出灵敏度、非线性误差。本实施例中数据采集仪及处理装置6是数据采集仪及计算机。

如图2和图3所示，上连接头2包括上连接支架21、上连接套筒22、上连接螺钉23和上连接螺母24。上连接支架21是一个U型块结构，U型块结构的底部加工有连接孔以与标准力传感器1连接，U型块结构的两侧分别加工有安装孔，上连接螺钉23穿过该安装孔后由上连接螺母24锁紧。上连接套筒22可转动的设置在上连接螺钉23上且位于U型块结构的凹槽内。本实施例中上连接螺钉23是圆柱头内六角螺钉GB5281-85-16×60，上连接螺母24是M12的螺母。

如图4和图5所示，下连接头3包括下连接支架31、下连接套筒32、安装块33、下连接螺钉34和下连接螺母35。下连接支架31也是一U型块结构，该U型块结构的底部加工有两个阶梯孔以与安装块螺钉36配合将安装块33安装在下连接支架31底部外侧。该U型块结构的两侧也分别加工有安装孔，下连接螺钉34穿过该安装孔后由下连接螺母35锁紧。下连接套筒32可转动的设置在下连接螺钉34上且位于该U型块结构的凹槽内。安装块33的横截面是工字型结构，以便于和下连接支架31连接，且方便和万能试验机底部的T型槽配合。本实施例中，下连接螺钉34是圆柱头内六角螺钉GB5281-85-16×60，下连接螺母24是M12的螺母，安装块螺钉36采用M10的内六角螺钉。

设置数据采集仪采样频率：1000Hz，同步采集标准力传感器1和待标定安全带张力计5的输出信号，根据不同载荷下采集到的张力计输出的电信号，使用最小二乘法算出输出灵敏度系数，使用标准力传感器1和安全带张力计5的电测量信号计算出安全带张力计5的非线性误差。

校准安全带张力计5时，将上连接头2按照图3的示意装配完成，在安装上连接套筒22时一定要把加载织带4装进去；将下连接头3按照图5的示意装配完成，在安装下连接套筒32时一定要把加载织带4装进去。

然后，将上连接头2安装在万能试验机的拉压两用的标准力传感器1上；将下连接头3安装在万能试验机底部的T型槽内。

再将安全带张力计5安装到加载织带4上；将安全带张力计5和标准力传感器1的数据线插入数据采集仪的插孔上。

最后，启动万能试验机，启动数据采集仪及计算机，设置万能试验机加载速度20mm/min；在万能试验机开始试验的同时，触发在数据采集仪采集用于校准张力计的标准力传感器1的输出信号和安全带张力计5的信号数据；待载荷至16kN停止万能试验机，并卸载。

然后根据数据采集仪内采集到的实验数据， 根据不同载荷下采集到的张力计输出的电信号x和标准传感器测量值Y，使用最小二乘法算出输出灵敏度系数，使用标准力传感器1和安全带张力计5的电测量信号计算出安全带张力计5的非线性误差。

计算方法如下:

需要拟合测量直线的方程为，x为待测安全带张力计的测量数据， Y为标准传感器的度数。在本标定过程中测量值为：x1、x2……xn,y1、y2……yn。，则第i个测量数据与拟合直线上相应的残差为Δi=yi-（kxi+b），最小二乘法拟合的原则是为最小，即对k和b的一阶导数为零，从而求得k和b的值，k即是待校准安全带张力的灵敏度系数。标准传感器测量曲线与拟合直线间的最大偏差（ΔYmax）与满量程输出（Y）的百分比，非线性误差（又被称为线性度）。表示为公式如下：

δ=ΔYmax/ Y*100%

本发明安全带张力计校准装置及方法，将该装置固定于万能试验机上加载荷，通过数据采集仪，采集用于校准张力计的标准力传感器的输出信号和张力计的信号，根据采集的数据计算出安全带张力计的输出灵敏度、非线性误差。可以高效率、高准确性的校准安全带张力计，提高试验数据质量。

本发明解决了安全带张力计校准困难的问题，可以高精度的校准安全带张力计，进而保证碰撞试验过程中用安全带张力计测量安全带对假人的作用力准确度。

本发明成本低、实用性强。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种安全带张力计校准装置，其特征在于：包括上连接头、下连接头、加载织带和数据采集及处理装置，所述上连接头用于连接试验机上的标准力传感器和所述加载织带，所述下连接头一端连接所述加载织带，另一端固定于试验机上；待校准安全带张力计安装在所述加载织带上；所述数据采集及处理装置用于采集所述标准力传感器的输出信号和所述安全带张力计的信号，并根据采集的数据计算出所述安全带张力计的输出灵敏度、非线性误差。

2.根据权利要求1所述的安全带张力计校准装置，其特征在于：所述上连接头包括上连接支架和上连接套筒；所述上连接支架是一个U型块结构，所述U型块结构的底部加工有连接孔以与所述标准力传感器连接，所述上连接套筒可转动的设置在所述U型块结构的凹槽内以连接所述加载织带。

3.根据权利要求2所述的安全带张力计校准装置，其特征在于：所述上连接套筒通过上连接螺钉设置在所述上连接支架上；所述U型块结构的两侧分别加工有安装孔，所述上连接螺钉穿过该安装孔后由上连接螺母锁紧。

4.根据权利要求1、2或3所述的安全带张力计校准装置，其特征在于：所述下连接头包括下连接支架、下连接套筒和安装块，所述下连接支架也是一U型块结构，所述安装块安装在该U型块结构的底部外侧，所述下连接套筒可转动的设置在所述下连接支架的凹槽内以连接所述加载织带。

5.根据权利要求4所述的安全带张力计校准装置，其特征在于：所述下连接套筒通过下连接螺钉设置在所述下连接支架上；所述下连接支架U型块结构的两侧分别加工有安装孔，所述下连接螺钉穿过该安装孔后由下连接螺母锁紧。

6.根据权利要求4所述的安全带张力计校准装置，其特征在于：所述安装块的横截面是工字型结构，以便于和所述下连接支架、所述试验机底部的T型槽配合连接。

7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的安全带张力计校准装置，其特征在于：所述加载织带采用汽车安全带织带，其两端使用缝线缝纫；所述加载织带至少能承载20kN的载荷。

8.根据权利要求1至7任一所述的安全带张力计校准装置，其特征在于：所述数据采集及处理装置包括数据采集仪及计算机；所述数据采集及处理装置采用数据采集仪同时采集待校准安全带张力计和标准力传感器信号，然后依据最小二乘法计算传感器灵敏度，及非线性误差。

9.一种安全带张力计校准方法，其特征在于：首先，将上连接头一端和加载织带连接，另一端和试验机上的标准力传感器连接；将下连接头一端和加载织带连接，另一端安装在试验机底部的T型槽内；

其次，将待校准的安全带张力计安装到所述加载织带上；将所述安全带张力计和所述标准力传感器的数据线插入数据采集仪及处理装置的插孔上，将标准力传感器的灵敏度输入数据采集仪 ，将待测安全带张力计的灵敏度设置为1，设置采集频率不低于1000Hz；

然后，启动所述试验机，启动所述数据采集仪及处理装置，设置所述试验机的加载速度为20mm/min；在所述试验机开始试验的同时，触发所述数据采集仪采集所述标准力传感器的输出信号和所述安全带张力计的信号数据；待载荷至16kN时停止所述试验机并卸载；

最后，根据所述数据采集仪内采集到的实验数据，根据不同载荷下采集到的所述安全带张力计输出的电信号，使用最小二乘法算出所述安全带张力计的输出灵敏度系数，使用所述标准力传感器和所述安全带张力计的电测量信号计算出所述安全带张力计的非线性误差。