CN109470292A - 便携式角度角速度校准系统及其校准方法 - Google Patents

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唐浩然
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Guangzhou GRG Metrology and Test Co Ltd
Guangzhou GRG Metrology and Test Technology Co Ltd
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Guangzhou GRG Metrology and Test Technology Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00—Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers

Abstract

本发明涉及校准系统的技术领域，更具体地，涉及便携式角度角速度校准系统及其校准方法。便携式角度角速度校准系统，其中，包括编码器、与编码器连接的联轴器，还包括数据采集模块和上位机；所述的数据采集模块与编码器连接且采集编码器的传感器信号与时间信号，所述的上位机与数据采集模块连接完成数据传输；所述的联轴器连接被校设备。本发明能够对试验机角度角速度进行计量校准；能够无需拆卸直接连接设备进行计量校准；其适用性较广，可大范围的推广应用。

Description

便携式角度角速度校准系统及其校准方法
技术领域
本发明涉及校准系统的技术领域，更具体地，涉及便携式角度角速度校准系统及其校准方法。
背景技术
试验机广泛应用于汽车工业、航空航天、国防领域的角速度试验等，用来进行角度及角速度测试，如车感试验机、带感试验机、安全带g值试验机、倾斜锁止试验机等试验机等。试验机主要由制动器、旋转组件及指示装置组成，其工作原理是通过制动器带动旋转组件(内置角度编码器)旋转，旋转组件与编码器同轴安装，保持编码器壳体静止不晃动，由旋转组件带动编码器主轴旋转，软件采集(1～1000)ms单位时间内的角度变化，指示装置用图形及表格记载实时过程变化，可实现角度及角速度的动态测量。
角度角速度为试验机中重要参数，对其进行计量校准能为其提供有力的技术支持，市场应用广泛，但目前少有能对其进行计量校准的设备，对其量值溯源准确定不能有效保障，无法评价其计量特性，且对角度角速度的测量需要拆卸进行，不利于计量校准与设备正常生产。所以，有必要研制出一套便携式角度角速度校准系统。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供便携式角度角速度校准系统及其校准方法，其无需拆卸可直接在试验机上进行计量校准。
本发明的技术方案是：便携式角度角速度校准系统，其中，包括编码器、与编码器连接的联轴器，还包括数据采集模块和上位机；
所述的数据采集模块与编码器连接且采集编码器的传感器信号与时间信号，所述的上位机与数据采集模块连接完成数据传输；所述的联轴器连接被校设备。
本发明中，由硬件与软件两部分组成，硬件部分包括编码器(传感器)、联轴器(连接被校设备)、数据采集模块(下位机)、上位机，软件为专用软件(设定、计算、储存)安装在上位机上。
进一步的，所述的被校设备设有旋转组件，联轴器将编码器与旋转组件同轴安装。所述的编码器与旋转组件的旋转平面垂直。本发明中，联轴器将编码器与被校仪器相连接，同轴安装，并使编码器与旋转组件的旋转平面保持垂直，同步旋转运动。
进一步的，便携式角度角速度校准系统的校准方法，包括以下步骤：
S1.上位机中完成控制与数据处理；启动开始按钮，数据采集模块采集到角度信号及时间信号，连续采集到变换角度与对应时刻，形成连续曲线，用表格及图形曲线记录下来；根据不同精度编码器，设置对应脉冲数来匹配编码器参数；
S2.数据采集模块采集到脉冲变化量及时间信号，角度计算公式，角度＝脉冲变化量/标称脉冲数*360°，连续采集到变换角度与对应时刻，形成连续曲线，用表格及图形曲线记录下来，自动计算达到360°，从0°开始循环计算；
S3.设置采样频率，时间变化量按需要设定，根据速度公式计算：角速度＝角度变化量/时间变化量，角度变化量为单位时间内的角度变化量，有正负号；并瞬时记录计算结果，连续采集生成表格及图形曲线，直至按下停止按键。
进一步的，步骤S3中，所述的时间变化量按需要设定为0ms～60s。
与现有技术相比，有益效果是：本发明能够对试验机角度角速度进行计量校准；能够无需拆卸直接连接设备进行计量校准；其适用性较广，可大范围的推广应用。
附图说明
图1是本发明被校设备连接示意图。
图2是本发明整体结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1、2所示，便携式角度角速度校准系统，其中，包括编码器1、与编码器1连接的联轴器2，还包括数据采集模块3和上位机4；
数据采集模块3与编码器1连接且采集编码器1的传感器信号与时间信号，上位机4与数据采集模块3连接完成数据传输；联轴器2连接被校设备。
本实施例中，由硬件与软件两部分组成，硬件部分包括编码器(传感器)、联轴器(连接被校设备)、数据采集模块(下位机)、上位机，软件为专用软件(设定、计算、储存)安装在上位机上。
如图2中，本实施例中，被校设备设有旋转组件5，联轴器2将编码器1与旋转组件5同轴安装。编码器1与旋转组件5的旋转平面垂直。本发明中，联轴器将编码器与被校仪器相连接，同轴安装，并使编码器与旋转组件的旋转平面保持垂直，同步旋转运动。
本发明中，便携式角度角速度校准系统的校准方法，其中，包括以下步骤：
S1.上位机中完成控制与数据处理；启动开始按钮，数据采集模块3采集到角度信号及时间信号，连续采集到变换角度与对应时刻，形成连续曲线，用表格及图形曲线记录下来；根据不同精度编码器，设置对应脉冲数来匹配编码器参数；
S2.数据采集模块3采集到脉冲变化量及时间信号，角度计算公式，角度＝脉冲变化量/标称脉冲数*360°，连续采集到变换角度与对应时刻，形成连续曲线，用表格及图形曲线记录下来，自动计算达到360°，从0°开始循环计算；
S3.设置采样频率，时间变化量按需要设定，根据速度公式计算：角速度＝角度变化量/时间变化量，角度变化量为单位时间内的角度变化量，有正负号；并瞬时记录计算结果，连续采集生成表格及图形曲线，直至按下停止按键。
步骤S2中，角度计算如下：
等试验机旋转组件转动平稳后读取标准装置的角度示值作为测量结果；重复测量3次，取3次的算术平均值作为测量结果；试验机角度的示值误差按下式计算：
式中：λ------试验机角度的示值误差；
β------试验机角度的示值；
------校准装置校准中3次测量结果的算术平均值。
步骤S3中，角速度计算如下：
开启试验机，等试验机旋转组件转动平稳后读取标准装置的角速度示值作为测量结果；重复测量3次，取3次的算术平均值作为测量结果；试验机角速度的示值误差按下式计算：
式中：α------试验机角速度的示值误差；
n------试验机角速度的示值；
------校准装置校准中3次测量结果的算术平均值。
本实施例中，步骤S3中，所述的时间变化量按需要设定为0ms～60s。
本实施例中，通过联轴器2将编码器1与试验机的旋转组件5(被校设备)同轴安装，不管旋转组件是水平放置，还是垂直放置，均应使角度编码器与旋转组件的旋转平面保持垂直。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.便携式角度角速度校准系统，其特征在于，包括编码器(1)、与编码器(1)连接的联轴器(2)，还包括数据采集模块(3)和上位机(4)；
所述的数据采集模块(3)与编码器(1)连接且采集编码器(1)的传感器信号与时间信号，所述的上位机(4)与数据采集模块(3)连接完成数据传输；所述的联轴器(2)连接被校设备。
2.根据权利要求1所述的便携式角度角速度校准系统，其特征在于：所述的被校设备设有旋转组件(5)，联轴器(2)将编码器(1)与旋转组件(5)同轴安装。
3.根据权利要求2所述的便携式角度角速度校准系统，其特征在于：所述的编码器(1)与旋转组件(5)的旋转平面垂直。
4.利用权利要求3所述的便携式角度角速度校准系统的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.上位机中完成控制与数据处理；启动开始按钮，数据采集模块(3)采集到角度信号及时间信号，连续采集到变换角度与对应时刻，形成连续曲线，用表格及图形曲线记录下来；根据不同精度编码器，设置对应脉冲数来匹配编码器参数；
S2.数据采集模块(3)采集到脉冲变化量及时间信号，角度计算公式，角度＝脉冲变化量/标称脉冲数*360°，连续采集到变换角度与对应时刻，形成连续曲线，用表格及图形曲线记录下来，自动计算达到360°，从0°开始循环计算；
S3.设置采样频率，时间变化量按需要设定，根据速度公式计算：角速度＝角度变化量/时间变化量，角度变化量为单位时间内的角度变化量，有正负号；并瞬时记录计算结果，连续采集生成表格及图形曲线，直至按下停止按键。
5.根据权利要求4所述的便携式角度角速度校准方法，其特征在于：所述的步骤S2中，角度计算如下：
等试验机旋转组件转动平稳后读取标准装置的角度示值作为测量结果；重复测量3次，取3次的算术平均值作为测量结果；试验机角度的示值误差按下式计算：
式中：λ------试验机角度的示值误差；
β------试验机角度的示值；
------校准装置校准中3次测量结果的算术平均值。
6.根据权利要求4所述的便携式角度角速度校准方法，其特征在于：所述的步骤S3中，角速度计算如下：
开启试验机，等试验机旋转组件转动平稳后读取标准装置的角速度示值作为测量结果；重复测量3次，取3次的算术平均值作为测量结果；试验机角速度的示值误差按下式计算：
式中：α------试验机角速度的示值误差；
n------试验机角速度的示值；
------校准装置校准中3次测量结果的算术平均值。
7.根据权利要求4所述的便携式角度角速度校准方法，其特征在于：所述的步骤S3中，所述的时间变化量按需要设定为0ms～60s。
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