CN112284614A - 一种正阶跃力发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种正阶跃力信号发生器，涉及一种力值快速变化的正阶跃力激励源，属于试验技术领域。本发明包括第一压力室、膜片、第二压力室、活塞板、挡板、安装支座、被校力传感器。本发明为细长管结构，左部为第一压力室，右部为第二压力室；第一压力室和第二压力室之间用膜片隔开；第二压力室的右侧安装一可移动活塞板，活塞板后端安装一挡板；活塞板上安装被校力传感器，被校力传感器用安装支座将力传感器和活塞板之间刚性连接。本发明能够产生较大幅值阶跃力值变化，阶跃力值上升沿更快，能够更好的激励出力传感器的高阶特性；并且本发明采用的压力介质为气体，有效避免液体介质泄露、长时间变质以及需要单独提供液压源等不方便之处。

Description

一种正阶跃力发生器
技术领域
本发明涉及一种正阶跃力发生器，特别涉及一种力值快速变化的正阶跃力值激励源，属于试验技术领域。
背景技术
随着科学技术的不断发展，需要进行动态测试的领域不断增加，目前阶跃类力发生器是应用最广的压力发生器之一，阶跃类压力发生器在实验中可使传感器激振起来，从而得到力传感器的时域指标和频响特性。目前国内阶跃力信号发生器相关技术并不成熟，大部分产品的阶跃力上升沿难以满足目前传感器的校准需求，对于大多数动态力校准来说，力值信号的上升沿不够则不能将动态力传感器的高阶特性激振起来，并且难以得到传感器的上升时间、谐振频率和过冲量等参数。
发明内容
本发明的目的是提供一种正阶跃力信号发生器，该发生器能够提供快速变化的正阶跃力激励源，产生较大幅值阶跃力值变化。本发明的阶跃力值上升沿更快，能够更好的激励出力传感器的高阶特性；并且本发明采用的压力介质为气体，有效避免液体介质泄露、长时间变质以及需要单独提供液压源等不方便之处。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的一种正阶跃力信号发生器，包括第一压力室、膜片、第二压力室、活塞板、挡板、安装支座、被校力传感器。
所述一种正阶跃力信号发生器为细长管结构，左部为第一压力室，右部为第二压力室；第一压力室和第二压力室之间用膜片隔开；第二压力室的右侧安装一可移动活塞板，活塞板后端安装一挡板，防止活塞在受到阶跃力时飞出；活塞板上安装被校力传感器，被校力传感器用安装支座将力传感器和活塞板之间刚性连接。
本发明公开的一种正阶跃力信号发生器的工作方法为：进行正阶跃力试验时，首先把第一压力室和第二压力室中的气体排空，将被校力传感器安装在活塞板上，被校力传感器、活塞板和安装支座之间刚性连接，并且给被校力传感器施加预紧力，保证被校力传感器的安装不是悬空的状态，然后在第一压力室和第二压力室之间安装膜片，通过膜片将第一压力室和第二压力室隔开，之后在第一压力室中充入气体，当第一压力室和第二压力室中的压力差达到膜片的承受极限时，膜片破裂，第一压力室中的气体快速流入第二压力室中，安装在活塞板上的被校力传感器感受到一个正阶跃力值的变化，即实现正阶跃力信号发生。
作为优选，通过被校力传感器的输出，能够分析得到力传感器的特征指标，所述特征指标包括上升时间、过冲量、建立时间和谐振频率。
作为优选，力幅值大小根据活塞板的面积以及压力值来调整，保证在量程范围内实现无极调节。
作为优选，介质采用的压缩空气，储存、运输方便，做完试验后的空气可直接排入大气之中，对环境无污染，处理方便；采用空气也不用担心长时间使用介质变质、对管路的腐蚀性以及补充更换等问题；并且气动反应快，动作迅速，维护简单，管路不易阻塞。
有益效果：
1、本发明公开的一种正阶跃力信号发生器，能够产生一个快速的正阶跃力值，力幅值大小可以根据活塞板的面积以及压力值来调整，可以保证在量程范围内实现无极调节；装置产生的力值信号上升沿比目前现有的阶跃力发生装置快很多，并且平台时间可达20ms左右，和现有的负阶跃力实验装置相比，本发明能够实现快速正阶跃力信号。
2、本发明公开的一种正阶跃力信号发生器，介质采用的压缩空气，储存、运输方便，做完试验后的空气可直接排入大气之中，对环境无污染，处理方便；采用空气也不用担心长时间使用介质变质、对管路的腐蚀性以及补充更换等问题；并且气动反应快，动作迅速，维护简单，管路不易阻塞。
3、本发明公开的一种正阶跃力信号发生器，操作简单，不需要安装地基等基建辅助设施，并且操作方便简单，无污染，不损毁传感器，也能保证试验人员的安全性，具有非常高的耐用性和可靠性，非常适合于中低正阶跃力的校准与模拟试验。
附图说明
图1本发明公开的一种正阶跃力信号发生器结构示意图；
其中，1—第一压力室、2—膜片、3—第二压力室、4—活塞板、5—挡板、6—安装支座、7—被校力传感器。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例公开一种正阶跃力发生器，包括第一压力室1、膜片2、第二压力室3、活塞板4、挡板5、安装支座6、被校力传感器7。
所述一种正阶跃力发生器为细长管结构，左部为第一压力室1，右部为第二压力室3；第一压力室1和第二压力室3之间用膜片隔开；第二压力室3的右侧安装一可移动直径10mm活塞板4，活塞板4后端安装一挡板5，防止活塞板4在受到阶跃力时飞出；活塞板4上安装100N被校力传感器7，被校力传感器7用安装支座6将力传感器7和活塞板4之间刚性连接；
本实施例公开一种正阶跃力发生器的工作方法为：进行正阶跃力试验时，首先把第一压力室1和第二压力室3中的气体排空，将100N被校力传感器7安装在活塞板4上，被校力传感器7、活塞板4和安装支座6之间刚性连接，并且给被校力传感器7施加一个10N预紧力，保证被校力传感器7的安装不是悬空的状态，然后在第一压力室1和第二压力室3之间安装膜片2，通过膜片2将第一压力室1和第二压力室3隔开，之后在第一压力室1中充入气体，当第一压力室1中的气体达到0.5MPa时，膜片2破裂，第一压力室1中的气体快速流入第二压力室3中，在第二压力室3中形成0.3MPa的阶跃压力，安装在活塞板4上的被校力传感器7感受到一个23.55N的正阶跃力值变化。通过对被校力传感器7的输出能够分析得到力传感器的上升时间、过冲量、建立时间和谐振频率等特征指标。
本发明所涉及的机械结构都具有非常长的使用寿命以及长时间连续使用能力，并且使用气体介质，对传感器以及使用环境都不会造成损坏与污染。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种正阶跃力发生器，其特征在于：包括第一压力室(1)、膜片(2)、第二压力室(3)、活塞板(4)、挡板(5)、安装支座(6)、被校力传感器(7)；
所述一种正阶跃力发生器为细长管结构，左部为第一压力室(1)，右部为第二压力室(3)；第一压力室(1)和第二压力室(3)之间用膜片隔开；第二压力室(3)的右侧安装一可移动直径活塞板(4)，活塞板(4)后端安装一挡板(5)，防止活塞板(4)在受到阶跃力时飞出；活塞板(4)上安装被校力传感器(7)，被校力传感器(7)用安装支座(6)将力传感器(7)和活塞板(4)之间刚性连接。
2.如权利要求1所述的一种正阶跃力发生器，其特征在于：工作方法为，进行正阶跃力试验时，首先把第一压力室(1)和第二压力室(3)中的气体排空，将被校力传感器(7)安装在活塞板(4)上，被校力传感器(7)、活塞板(4)和安装支座(6)之间刚性连接，并且给被校力传感器(7)施加一个预紧力，保证被校力传感器(7)的安装不是悬空的状态，然后在第一压力室(1)和第二压力室(3)之间安装膜片(2)，通过膜片(2)将第一压力室(1)和第二压力室(3)隔开，之后在第一压力室(1)中充入气体，当第一压力室(1)中的气体达到时，膜片(2)破裂，第一压力室(1)中的气体快速流入第二压力室(3)中，在第二压力室(3)中形成的阶跃压力，安装在活塞板(4)上的被校力传感器(7)感受到一个的正阶跃力值变化，即实现正阶跃力信号发生。
3.如权利要求2所述的一种正阶跃力发生器，其特征在于：通过对被校力传感器7的输出分析，得到力传感器的特征指标，所述特征指标包括上升时间、过冲量、建立时间和谐振频率。
4.如权利要求2所述的一种正阶跃力发生器，其特征在于：力幅值大小根据活塞板(4)的面积以及压力值调整，保证在量程范围内实现无极调节。
5.如权利要求2所述的一种正阶跃力发生器，其特征在于：介质采用压缩空气。
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