CN208606888U - 一种汽车发动机振动传感器自动标定装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车发动机振动传感器自动标定装置，包括待标定振动传感器、标准振动传感器、振动台、功率放大器、信号发生器、电荷放大器、控制箱和上位机PC，标准振动传感器固定于振动台上，振动台固定于振动底座上，振动台与功率放大器连接，功率放大器与信号发生器连接，信号发生器与控制箱连接，待标定振动传感器通过连轴器固定于标准振动传感器上，待标定振动传感器和标准振动传感器与电荷放大器连接，电荷放大器与控制箱连接。该装置利用计算机控制系统完成待标定振动传感器的自动标定，无需手动调频，减小手动操作以及机械式记录带来的标定误差，同时设计的控制箱提高了该标定装置的自动化程度。

Description

一种汽车发动机振动传感器自动标定装置

技术领域

本实用新型涉及传感器标定技术领域，具体涉及一种汽车发动机振动传感器自动标定装置。

背景技术

随着社会发展,汽车架乘的舒适性逐渐成为人们关注的问题,发动机的振动则是一个重要方面。另外当发动机产生强烈振动时,不仅使机体本身振动,还会使发动机内部的零部件及各种附属装置、车架等均产生振动,从而影响车辆的工作性能和寿命以及周围的环境。汽车发动机振动主要来自三个方面：一是活塞连杆等往复运动部件的往复惯性力；二是由曲轴飞轮等旋转部件上不平衡质量引起的离心惯性力；三是燃气压力。

汽车发动机振动的测试离不开加速度传感器的使用，而加速度传感器有压阻式、电容式、谐振式、热传导式、压电式等多种形式。对于冲击和振动信号的获取，最常见的是用压电加速度传感器。压电加速度传感器又称为压电加速度计或压电加速度表。由于加速度传感器的用途广泛，加速度传感器的作用也越来越重要，所以产品在出厂之前必须经过严格的测试和标定，合格后方能出厂。

传统的机械式标定方法，正弦激励信号需要手动调频，响应特性的测试由机械式记录逐点记录，整个过程不仅工作量大，而且人为因素较多以及机械系统自身阻尼的影响导致较大误差。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，设计了一种汽车发动机振动传感器自动标定装置，该装置利用计算机控制系统完成待标定振动传感器的自动标定，无需手动调频，减小手动操作以及机械式记录带来的标定误差，同时设计了控制箱，其作为数据采集、数据传送和激励信号接收并传递给信号发生器的执行结构提高了该标定装置的自动化程度。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种汽车发动机振动传感器自动标定装置，其特征在于，包括待标定振动传感器、标准振动传感器、振动台、功率放大器、信号发生器、电荷放大器、控制箱和上位机PC，标准振动传感器固定于振动台上，振动台固定于振动底座上，振动台与功率放大器连接，功率放大器与信号发生器连接，信号发生器与控制箱连接，待标定振动传感器通过连轴器固定于标准振动传感器上，待标定振动传感器和标准振动传感器与电荷放大器连接，电荷放大器与控制箱连接；

所述的控制箱包括壳体和固定于壳体中的PCB电路板，PCB电路板上固定有A/D转换器、微处理器、通讯模块和存储模块，A/D转换器、通讯模块和存储模块与微处理器连接，壳体的前面板上设有显示屏、按键、第一模拟电压接口和第二模拟电压接口，显示屏和按键和微处理器连接，第一模拟电压接口和第二模拟电压接口均与A/D转换器连接，外壳的后面板的左侧设有镂空的散热带，散热带的右侧设有第一串口、第二串口、程序更新端口和电源接口，第一串口、第二串口和程序更新端口与通讯模块连接，电源接口与PCB电路板连接。

优选的，所述的振动台选用丹麦B&K公司生产的4808型振动台，功信号发生器选用北京测振仪器厂生产的SF-2型信号发生器，功率放大器选用北京测振仪器厂生产的GF-20型功率放大器，电荷放大器选用北京远东测振提供的DHF-4型电荷放大器，控制箱中的微处理器选用Cygnal公司生产的C8051F060型单片机。

本实用新型的有益效果是：该装置利用计算机控制系统完成待标定振动传感器的自动标定，无需手动调频，减小手动操作以及机械式记录带来的标定误差，同时设计了控制箱，其作为数据采集、数据传送和激励信号接收并传递给信号发生器的执行结构提高了该标定装置的自动化程度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种汽车发动机振动传感器自动标定装置的整体结构示意图；

图2是一种汽车发动机振动传感器自动标定装置的结构框图；

图3是所述的控制箱的PCB电路板上集成模块图；

图4是所述的控制箱的正面结构示意图；

图5是所述的控制箱的背面结构示意图；

图6是现有的4808型振动台的剖视结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-标准振动传感器，2-待标定振动传感器，3-振动台，4-振动底座，5-电荷传感器，6-控制箱，7-功率放大器，8-信号发生器，9-上位机PC，41-螺栓孔，61-微处理器，62-A/D转换器，63-存储模块，64-通讯模块，65-显示屏，66-按键，67-散热带，68-电源接口，69-工作状指示灯，621-第一模拟电压接口，622-第二模拟电压接口，641-第一串口，642-第二串口，643-程序更新端口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-5所示，一种汽车发动机振动传感器自动标定装置，包括待标定振动传感器2、标准振动传感器1、振动台3、功率放大器7、信号发生器8、电荷放大器5、控制箱6和上位机PC9，标准振动传感器1固定于振动台3上，振动台3固定于振动底座4上，振动台3与功率放大器7连接，功率放大器7与信号发生器8连接，信号发生器8与控制箱6连接，待标定振动传感器2通过连轴器固定于标准振动传感器1上，待标定振动传感器2和标准振动传感器1与电荷放大器5连接，电荷放大器5与控制箱6连接；

所述的控制箱6包括壳体和固定于壳体中的PCB电路板，PCB电路板上固定有A/D转换器62、微处理器61、通讯模块64和存储模块63，A/D转换器62、通讯模块64和存储模块63与微处理器61连接，壳体的前面板上设有显示屏65、按键66、第一模拟电压接口621和第二模拟电压接口622，显示屏65和按键66和微处理器61连接，第一模拟电压接口621和第二模拟电压接口622均与A/D转换器62连接，外壳的后面板的左侧设有镂空的散热带67，散热带67的右侧设有第一串口641、第二串口642、程序更新端口643和电源接口68，第一串口641、第二串口642和程序更新端口643与通讯模块64连接，电源接口68与PCB电路板连接。

本实施例中的振动台3选用丹麦B&K公司生产的4808型振动台，如图6所示，该振动台包括支架、空气弹簧、励磁线圈、磁钢环、耳轴和动圈等结构组成，标准振动传感器通过螺栓固定于动圈的台面上，待标定振动传感器通过联轴器背靠背式固定于标准振动传感器的顶部。

信号发生器8采用北京测振仪器厂提供的SF-2型信号发生器，它的作用是为振动台提供模拟电压信号，通过功率放大器放大后驱动振动台，该设备采用直接数字合成技术(DDS)，能快速完成测量工作所需的高性能指标和众多的功能特性，信号发生器输出正弦模拟电压通过功率放大器放大激励振动台扫频，它支持程序控制，后部的RS232接口与控制箱6上的第一串口641连接，控制箱6内的微处理器61通过第一串口641发送扫频参数给信号发生器8使其以一定的频率、幅度、间隔时间发出正弦电压信号。

功率放大器7选用北京测振仪器厂生产的GF-20型功率放大器，该放大器采用直流负反馈和电压负反馈，成为低输出阻抗的电压发生器或高输出阻抗的电流发生器，GF-20型功率放大器可分为主放大电路、限流电路、削波指示电路、电流电压指示电路几部分，主放大电路实际上是一个能输出大电流的运算放大器，信号从输出端反馈至放大器的倒相输入端，以提高放大器的品质。

本装置的电荷放大器5选用北京远东测振提供的DHF-4型多通道电荷放大器，待标定振动传感器2和标准振动传感器1输出电荷放大器5转换成电压量之后便于测试和采集，接入控制箱6的第一模拟电压接口621和第二模拟电压接口622，利用控制箱6的微处理器61采集两路模拟电压量，并将其转换为数字量上传给上位机PC9。

控制箱6为本标定装置的核心组成，其作用是接收上位机PC的扫频信号，控制信号发生器扫频，同时采集模拟电压并转换成数字信号上传给上位机PC，控制箱的内部设有PCB电路板，PCB电路板上固定有微处理器等电子元件，壳体的前面板上设有显示屏、按键、工作指示灯69以及两路数据采集接口，后面板上设有第一串口641、第二串口642、程序更新端口643和电源接口68，控制箱的微处理器61选用Cygnal公司生产的C8051F060型单片机，该单片机其具有59个数字I/O引脚，片内集成了两个16位、1Msps的ADC，以及两个UART串口，4352字节的片内RAM存储器，

本装置的一个具体应用为：将待标定振动传感器2与振动台3上的标准振动传感器1紧密固定后，将信号发生器8的输出端经电缆连接到GF-20型功率放大器7的输入端，功率放大器7的输出端接振动台3，将控制箱6上的第二串口642与上位机PC的串口连接，第一串口641与信号发生器8的串口连接；调节信号发生器使其输出为正弦，频率200Hz，幅度1V，设置电荷放大器5标准和待标定两路接口放大倍数为100mV/ms²,标准振动传感器的灵敏度为0.1-0.2PC/Unit；转动增益调节旋钮时振动台3起振，转动信号发生器8旋钮使其输出信号频率从200Hz开始增加，至越过待标定振动传感器的第一个谐振峰为止，待标定振动传感器2和标准振动传感器1在振动台3的振动下发生压电效应，而电荷放大器5将标准振动传感器1和待标定振动传感器2产生的电荷进行放大后输出模拟电信号并传输至控制箱6中，经过A/D转换器62转换成数字信号并通过与通讯模块64连接的第二串口642传输至上位机PC9,进行数据分析和处理；同时可通过上位机PC9向信号发生器发生程控命令，程控命令是上位机PC通过接口向控制箱6发送的一系列ASCII码字符串，控制箱6的微处理器61接收ASCII码字符串编码的扫频参数后将该参数按设定时序发送至信号发生器8，信号发生器8按照参数的配制输出频率按规律变化的正弦模拟电压信号，而模拟量经过功率放大器7放大后即可驱动振动台3扫频，从而实现待标定振动传感器2的自动标定功能，整个操作过程由上位机PC9操作即可完成，无需手动调频，减小手动操作以及机械式记录带来的标定误差。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种汽车发动机振动传感器自动标定装置，其特征在于，包括待标定振动传感器、标准振动传感器、振动台、功率放大器、信号发生器、电荷放大器、控制箱和上位机PC，标准振动传感器固定于振动台上，振动台固定于振动底座上，振动台与功率放大器连接，功率放大器与信号发生器连接，信号发生器与控制箱连接，待标定振动传感器通过连轴器固定于标准振动传感器上，待标定振动传感器和标准振动传感器与电荷放大器连接，电荷放大器与控制箱连接；

所述的控制箱包括壳体和固定于壳体中的PCB电路板，PCB电路板上固定有A/D转换器、微处理器、通讯模块和存储模块，A/D转换器、通讯模块和存储模块与微处理器连接，壳体的前面板上设有显示屏、按键、第一模拟电压接口和第二模拟电压接口，显示屏和按键和微处理器连接，第一模拟电压接口和第二模拟电压接口均与A/D转换器连接，外壳的后面板的左侧设有镂空的散热带，散热带的右侧设有第一串口、第二串口、程序更新端口和电源接口，第一串口、第二串口和程序更新端口与通讯模块连接，电源接口与PCB电路板连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机振动传感器自动标定装置，其特征在于，所述的振动台选用丹麦B&K公司生产的4808型振动台，功信号发生器选用北京测振仪器厂生产的SF-2型信号发生器，功率放大器选用北京测振仪器厂生产的GF-20型功率放大器，电荷放大器选用北京远东测振提供的DHF-4型电荷放大器，控制箱中的微处理器选用Cygnal公司生产的C8051F060型单片机。