CN109060119B - 一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置，包括校准器本体、模态激振器、上部安装平台和N个振动传感器安装孔、多辐悬臂梁。当需要标定多个振动传感器与应变传感器时，只需将振动传感器安装在上部安装平台的传感器安装孔上，在多辐悬臂梁上安装应变传感器，启动模态激振器，数据采集设备采集被测振动传感器和应变传感器的输出信号，将被测传感器信号与标准传感器信号作比对，检验被测传感器的性能和工作特性。校准装置能够同时对多个振动传感器与应变传感器进行校准，大大提高了校准的效率。
Description
技术领域
本发明涉及多通道振动信号与应变信号校准装置，是一种能够同时对多个振动传感器和应变传感器进行校准的设备和方法。
背景技术
振动传感器、应变传感器是力学测量中经常使用的传感器，传感器由于生产制造的原因，无法保证参数性能指标完全一致，因此在使用振动传感器、应变传感器前，需要对传感器进行抽检校准。传统的校准装置只能对单通道、单模（单种模式）的传感器进行校准，若需要校准的传感器数量较多时，校准工作效率较低。因此本文发明了一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置。
发明内容
本发明提供了一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置，包括校准器本体、模态激振器、上部安装平台和N个振动传感器安装孔、N个振动传感器、应变传感器、多辐悬臂梁、防护罩、功率放大器、数据采集设备、信号调理部件、上位机。校准器本体是整个校准器外壳，还可以为内部结构部件提供安装孔位；模态激振器是一种可以将电能转变为机械能，并对被测部件提供激振力的装置，其主要参数如下,最大激振力：400N、最大振幅：±12.5mm、最大加速度：50g、频率范围：DC-5kHz。模态激振器通过线缆与功率放大器连接，功率放大器面板设置激振器的所有运动参数，功率放大器功率输出开关处于ON的状态，模态激振器按照设置的参数开始工作。
模态激振器开始工作时，驱动上部安装平台和多辐悬臂梁上下运动，为上部安装平台和多辐悬臂梁运动提供能量。当模态激振器按照设定参数运动时，上部装置会跟随做往复运动。其中上部安装平台有N个振动传感器安装孔，被校准的振动传感器安装在安装孔位置，数据采集设备采集振动传感器输出信号，将被测信号调理后发送给上位机，上位机将被测传感器信号与标准信号进行参数比对，如灵敏度、幅值特性、频率特性、非线性度等参数指标，为传感器的选取提供数据支持。
多辐悬臂梁由N个悬臂梁组成，上部安装平台运动时，带动N个悬臂梁一端跟随上下运动。悬臂梁的受力情况，由上部安装平台至本体边缘渐进递增。在距上部安装平台等距的悬臂梁截面上，截面变形一致、受力相等，会形成一个个受力相等的应力环。在等应力环上安装同种或不同种类的应变传感器，应变传感器的信号经过信号调理后，输送给数据采集设备，数据采集设备将信号发送给上位机，上位机分析比较应变传感器的灵敏度、幅值特性等技术参数，挑选性能优越、参数稳定的应变传感器。
传统的单个悬臂梁，只能使用单个应变传感器测量某个截面的受力情况，如果需对不同类型的应变传感器进行校准，无法对多种传感器数据进行校准。
本发明有以下有益效果
1. 采用大功率的模态激振器，可以保证校准器的动态性和稳定性，模态激振器的激振频率为DC-5kHz，既可以保证良好的低频性能，又可以保证高频下的信号输出
2. 上部安装平台为其他部件的安装提供支架，还可以为振动传感器提供N个的安装校准位置
3. 多辐悬臂梁跟随激振器一起上下往复运动，在悬臂梁的截面上形成递进的应变波，为应变传感器的测量提供标准
4. 多辐悬臂梁距中心等距离的截面位置，会有受力相等的应变环，可以为不同类型的应变传感器的校准提供标准
5. 校准器结构简单，使用方便，既可在实验室使用，也可携带户外使用。
附图说明
图1 为本发明 一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置三维立体图。
图2 为本发明 一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置的侧视剖面图。
图3为本发明 一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置的悬臂梁的受力情况示意图。
图4为本发明 一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置的悬臂梁的形变情况示意图。
图中1.校准器本体，2.悬梁臂，3.上部安装平台，4.模态激振器，5.防护罩，6.振动传感器，7.虚拟水平线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。在图中，模态激振器4开始工作时，驱动上部安装平台3和多辐悬臂梁2上下运动，为上部安装平台3和多辐悬臂梁2运动提供能量。当模态激振器4按照设定参数运动时，上部装置（上部安装平台3和多辐悬臂梁2）会跟随做往复运动。其中上部安装平台3有N个振动传感器6安装孔，被校准的振动传感器6安装在安装孔位置，数据采集设备采集振动传感器6输出信号，将被测信号调理后发送给上位机，上位机将被测传感器信号与标准信号进行参数比对，如灵敏度、幅值特性、频率特性、非线性度等参数指标，为传感器的选取提供数据支持。
多辐悬臂梁2由N个悬臂梁组成，上部安装平台3运动时，带动N个悬臂梁2一端跟随上下运动。悬臂梁2的受力情况，由上部安装平台3至校准器本体1边缘渐进递增。在距上部安装平台3等距的悬臂梁2截面上，截面变形一致、受力相等，会形成一个个受力相等的应力环。在等应力环上安装同种或不同种类的应变传感器，应变传感器的信号经过信号调理后，输送给数据采集设备，数据采集设备将信号发送给上位机，上位机分析比较应变传感器的灵敏度、幅值特性等技术参数，挑选性能优越、参数稳定的应变传感器。
Claims (1)
1.一种多通道振动传感器与应变传感器校准装置，包括校准器本体、模态激振器、上部安装平台和N个振动传感器安装孔、N个振动传感器、多辐悬梁臂、防护罩、功率放大器、数据采集设备、信号调理部件、上位机；所述模态激振器包括模态激振器支架、模态激振器本体和模态激振器顶杆；所述模态激振器位于所述校准器本体内部中央；所述防护罩位于所述校准器本体内部，且所述防护罩边缘通过安装孔固定在所述校准器本体内壁，所述防护罩中心有通孔，且所述防护罩中心通孔与所述模态激振器顶杆同心；所述模态激振器顶杆可穿过所述防护罩中心通孔，且所述模态激振器顶杆可撞击所述上部安装平台；所述多辐悬梁臂的一段通过安装孔固定在所述上部安装平台上；所述多辐悬梁臂另一端通过安装孔固定在所述校准器本体上；所述N个振动传感器通过所述N个振动传感器安装孔安装在所述上部安装平台上；所述功率放大器通过线缆与所述模态激振器连接，且所述功率放大器面板上设置所述模态激振器的所有运动参数；所述模态激振器的主要参数包括：最大激振力：400N、最大振幅：±12.5mm、最大加速度：50g、频率范围：DC-5kHz；所述功率放大器输出开关处于ON的状态，所述模态激振器按照设置的参数开始工作；所述模态激振器将电能转换为机械能，且驱动所述模态激振器顶杆上下运动；所述模态激振器顶杆向上运动时撞击上部安装平台向上运动，所述模态激振器顶杆向下运动时，所述上部安装平台由于重力作用向下运动；安装在所述上部安装平台上的所述N个振动传感器跟随所述上部安装平台上下运动；所述数据采集设备通过线缆连接所述N个振动传感器，且采集所述N个振动传感器的输出电压信号；所述数据采集设备通过线缆与所述信号调理部件连接，并将采集的所述振动传感器的输出电压信号传输给所述信号调理部件进行信号调理；所述信号调理部件通过线缆与上位机连接，且所述信号调理部件调理后的信号发送给上位机；
其特征在于，所述多辐悬梁臂的一段通过安装孔固定在所述上部安装平台上；所述多辐悬梁臂另一端通过安装孔固定在所述校准器本体上；所述模态激振器顶杆向上运动时撞击上部安装平台向上运动，所述模态激振器顶杆向下运动时，所述上部安装平台由于重力作用向下运动，固定在所述上部安装平台上的所述多辐悬梁臂一端跟随所述上部安装平台上下运动，固定在所述校准器本体上的所述多辐悬梁臂另一端固定不动，所述多辐悬梁臂发生形变；所述多辐悬梁臂发生形变时的受力情况，由上部安装平台至本体边缘渐进递增，且在距所述上部安装平台等距的所述悬梁臂截面上，其截面变形一致、受力相等，形成一个个受力相等的应力环；在所述等应力环上通过黏贴方式安装同种类或不同种类的所述应变传感器；所述应变传感器通过线缆与所述信号调理部件连接，所述信号调理部件对所述应变传感器的输出电压信号进行调理；所述数据采集设备通过线缆与所述信号调理部件连接，且采集信号调理部件的输出信号；所述数据采集设备将信号发送给所述上位机。
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