CN210119502U - 一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构及校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例中提供了一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构及校准装置，包括：设置于试验箱内部的限位机构、至少部分位于限位机构内部的砧子、以及位于限位机构下方的冲击装置；其中，限位机构与冲击装置分离设置，砧子在冲击装置的冲击力作用下，在限位机构内移动。采用本实用新型实施例的冲击激励结构，由于限位机构与冲击装置分离设置，可实现将限位机构放置于试验箱内部，冲击装置放置于试验箱外部，使得高低温下进行冲击加速度计的校准成为可能，实现冲击加速度计的高低温灵敏度绝对校准。

Description

一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构及校准装置

技术领域

本实用新型涉及冲击计量技术，具体地，涉及一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构及校准装置。

背景技术

冲击加速度计广泛应用于国防军工的科研、生产和试验过程中各个环节，在各种环境条件下担负着监控和测试的职能。目前冲击加速度计的校准都是在常温下进行，其校准的方式都是将被校准的冲击加速度计与参考冲击加速度计通过背靠背安装在冲击校准台上，冲击激励系统中的冲击的砧子和限位机构一般与冲击校准台相连，如图1所示，冲击激励系统固定于立柱上，冲击激励系统包括：用于承载冲击加速度计1的约束垫6、约束垫下方为附加质量7、约束垫6和附加质量7构成限位机构，冲击波形发生器8(或称为砧子)安装于限位机构中，限位机构固定于立柱上。冲击激励系统还包括：设置于限位机构下方的管路2、设置于管路2上的调压器3和阀门4、位于管路2中的活塞5，以及与管路2相连通的压缩空气源9。但是在高低温下的冲击加速度计校准中，被校准的冲击加速度计1需要放置在温度试验箱之内，由于材料和结构形式的限制，现有技术中的冲击砧子和限位机构无法应用于高低温冲击校准。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供了一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构及校准装置，解决现有技术中的冲击砧子和限位机构无法应用于高低温冲击校准的问题。

根据本实用新型实施例的第一个方面，提供了一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，包括：设置于试验箱内部的限位机构、至少部分位于限位机构内部的砧子、以及位于限位机构下方的冲击装置；其中，限位机构与冲击装置分离设置，砧子在冲击装置的冲击力作用下，在限位机构内移动。

可选地，限位机构包括：

用于承载冲击加速度计的约束垫；

设置于约束垫下方的附加质量，附加质量在重力作用下压紧于试验箱内。

可选地，约束垫上设置有第一通孔，附加质量上设置有第二通孔，第一通孔和第二通孔连通形成冲击通道，砧子在冲击装置的冲击力作用下在冲击通道内移动。

可选地，砧子位于限位机构内的部分的截面形状为多边形，第一通孔和第二通孔的截面形状为与砧子相适配的多边形。

可选地，冲击加速度计放置于约束垫的第一通孔内。

可选地，冲击装置包括：

设置于限位机构下方的气炮冲击器；

与气炮冲击器连通的压缩空气源；以及，

与压缩空气源连接的冲击控制器。

可选地，气炮冲击器包括：

与压缩空气源连通的管路；

设置于管路上的调压器和阀门；

设置于管路内部的活塞，活塞在压缩空气源的气压的作用下可沿管路的延伸方向运动。

可选地，该冲击加速度计校准装置的冲击激励结构还包括：立柱，气炮冲击器固定于立柱上。

可选地，立柱包括：第一固定部和第二固定部，气炮冲击器的两端通过第一固定部和第二固定部固定于立柱上。

根据本实用新型实施例的第二个方面，提供了一种冲击加速度计校准装置，包括用于校准冲击加速度计的试验箱，以及上述的冲击激励结构。

采用本实用新型实施例中提供的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构及校准装置，包括：设置于试验箱内部的限位机构、至少部分位于限位机构内部的砧子、以及位于限位机构下方的冲击装置；其中，限位机构与冲击装置分离设置，砧子在冲击装置的冲击力作用下，在限位机构内移动。这样通过限位机构与冲击装置分离设置，可实现将限位机构放置于试验箱内部，冲击装置放置于试验箱外部，使得高低温下进行冲击加速度计的校准成为可能，实现冲击加速度计的高低温灵敏度绝对校准。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1表示现有技术中冲击加速度计校准装置的冲击激励系统的结构示意图；

图2表示本实用新型实施例中冲击激励结构的结构示意图；

图3表示限位机构的结构示意图；

图4表示砧子的结构示意图。

1、冲击加速度计，2、管路，3、调压器，4、阀门，5、活塞，6、约束垫，7、附加质量，8、冲击波形发生器，9、压缩空气源；

11、试验箱，12、砧子，13、约束垫，14、附加质量，15、压缩空气源，16、管路，17、调压器和阀门，18、活塞，19、立柱，20、气炮冲击器。

具体实施方式

在实现本实用新型的过程中，申请人发现，目前冲击加速度计的校准都是在常温下进行，其校准的方式都是将被校准的冲击加速度计与参考冲击加速度计通过背靠背安装在冲击校准台上，冲击激励系统中的冲击的砧子和限位机构一般与冲击校准台相连，在高低温下的冲击加速度计校准中，被校准的冲击加速度计需要放置在温度试验箱之内，由于材料和结构形式的限制，现有技术中的冲击砧子和限位机构无法应用于高低温冲击校准。

针对上述问题，本实用新型实施例中提供了一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构及校准装置，包括：设置于试验箱内部的限位机构、至少部分位于限位机构内部的砧子、以及位于限位机构下方的冲击装置；其中，限位机构与冲击装置分离设置，砧子在冲击装置的冲击力作用下，在限位机构内移动。这样通过限位机构与冲击装置分离设置，可实现将限位机构放置于试验箱内部，冲击装置放置于试验箱外部，使得高低温下进行冲击加速度计的校准成为可能，实现冲击加速度计的高低温灵敏度绝对校准。

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

为了使本实用新型实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型实施例提供了一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，如图2所示，该结构包括：设置于试验箱1内部的限位机构、至少部分位于限位内部的砧子12(或称为冲击波形发生器)、以及位于限位机构下方的冲击装置。其中，限位机构与冲击装置分离设置，这样可使得限位机构放置在试验箱1内部，上抛式的冲击装置可放置在试验箱1外部，使高低温冲击加速度计的校准成为可能。砧子12在冲击装置的冲击力作用下，可在限位机构内发生移动，从而产生冲击加速度，实现对冲击加速度计的校准。

可选地，在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，限位机构包括：用于承载冲击加速度计的约束垫13，以及设置于约束垫13下方的附加质量14，附加质量14在重力作用下压紧于试验箱11内。其中，限位机构放置于试验箱内部，可选择自重较大的陶瓷材料制备附加质量14，这样附加质量14在自重作用下可紧紧压于试验箱1的内壁上而不易发生移动，在砧子12受到冲击产生冲击加速度时，附加质量14也可抵销砧子12产生的冲击力作用。

具体地，约束垫13上设置有第一通孔，附加质量14上设置有第二通孔，第一通孔和第二通孔相连通形成冲击通道，砧子12在冲击装置的冲击力作用下在冲击通道内移动，这样在砧子12受到冲击力的情况下，可产生位移并产生对待校准的冲击加速度计的冲击加速度。其中，冲击加速度计可放置于约束垫13的第一通孔内，第一通孔为冲击加速度计提供容置空间，且第一通孔与第二通孔相连通形成冲击通道，砧子12在受到冲击力的情况下，可在冲击通道内移动，将受到的冲击力转化为冲击加速度并传导至冲击加速度计上，实现冲击加速度计的校准。其中，约束垫6可以为软垫，以保护冲击加速度计。

进一步地，本实用新型实施例可将砧子12设计为两部分，上部分放置于试验箱1之内，即位于限位机构内，该部分的截面形状可设计为多边形，以防止砧子12在收到冲击作用时产生旋转运动。砧子12的下部分放置于试验箱1之外，即位于限位机构外，用于接受冲击装置的冲击力，为增大受力面积，该部分的截面形状可设计为圆形。也就是说，砧子12位于限位机构内的部分的截面形状为多边形，第一通孔和第二通孔的截面形状为与砧子12相适配的多边形，以配套使用。例如图4所示，砧子12位于限位机构内的部分的截面形状为六边形，位于限位机构外的部分的截面形状为圆形。限位机构内部设计为掏空的六边形，与砧子12上部分的六边形尺寸一致，以配套使用。优选地，为了降低砧子12的热传导作用，可采用陶瓷材料制备砧子12。

在本实用新型的另一些实施例中，如图2所示，冲击装置包括：设置于限位机构下方的气炮冲击器20，与气炮冲击器20连通的压缩空气源15，以及与压缩空气源15连接的冲击控制器。压缩空气源15在冲击控制器的控制下，输出压缩空气，在压缩空气的气压作用下，气炮冲击器20产生对砧子12的冲击力。

进一步地，气炮冲击器20包括：与压缩空气源15连通的管路16；设置于管路16上的调压器和阀门17；以及设置于管路16内部的活塞18，活塞18在压缩空气源15的气压的作用下可沿管路16的延伸方向运动。具体地，压缩空气源15在冲击控制器的控制下，输出压缩空气，压缩空气在管路16的限制下形成气压，在气压的作用下推动活塞18沿管路16的延伸方向运动。

本实用新型的另一些实施例中，为保证冲击装置的稳定固定，如图2所示，该冲击加速度计校准装置的冲击激励结构还包括：立柱19，气炮冲击器20固定于立柱19上。

具体地，为了保证冲击装置不发生晃动，立柱19上可设置多个固定部。例如图2所示，立柱19包括：第一固定部和第二固定部，气炮冲击器20的两端通过第一固定部和第二固定部固定于立柱19上。值得指出的是，本实用新型实施例并不对立柱上的固定部数量和位置做特殊限定，本领域技术人员可依据需要在合适的位置设置适当数量的固定部。

这样本实用新型实施例通过限位机构与冲击装置分离设置，可实现将限位机构放置于试验箱内部，冲击装置放置于试验箱外部，使得高低温下进行冲击加速度计的校准成为可能，实现冲击加速度计的高低温灵敏度绝对校准。

本实用新型的另一实施例还提供了一种冲击加速度计校准装置，包括用于校准冲击加速度计的试验箱，以及上述的冲击激励结构。上述冲击激励结构所能够实现的实施方式均适用于该校准装置的实施例，并能达到相同的技术效果，故在此不再赘述。

进一步地，该装置包括：激光干涉系统、温度控制系统、冲击激励系统(或称为冲击激励结构，具体结构可参照上述实施例)和数据采集器(又可称为数据采集卡)；其中，所述激光干涉系统用于对冲击加速度计(或称为冲击传感器)打光，将光线聚焦于冲击加速度计的表面，调整光路使之发生干涉。冲击激励系统用于对冲击加速度计施加冲击力加速度。数据采集器用于采集激光干涉系统、冲击激励系统、以及受激光干涉系统和冲击激励系统施加作用的冲击加速度计等输出的模拟信号，并将模拟信号转换为数字信号输入计算机的校准软件及控制系统，以测量冲击加速度计的标准值。其中，计算机用于发送指令、进行数据分析与处理，以实现自动校准等功能。温度控制系统用于控制冲击加速度计校准过程中的温度。具体地，

激光干涉系统包括：与数据采集器连接的激光干涉仪。其中，激光干涉仪用于对冲击加速度计施加冲击打光，将光线聚焦于冲击加速度计的表面，调整光路使之发生干涉。

温度控制系统包括：用于承载冲击加速度计的试验箱、设置于试验箱内的温度传感器、用于调节试验箱内温度的加热部和制冷部、用于选通加热部或制冷部的开关电路、以及与温度传感器、加热部和开关电路连接的温度控制器。具体地，温度控制器与计算机的校准软件和控制系统连接，温度控制器在接收到高温校准指令时，向开关电路输出第一信号，以使开关电路选通加热部，其中为了保证试验箱内的温度分布均匀，加热部可设置于试验箱四周的内壁上，试验箱在加热部的加热作用下温度上升，设置于试验箱内的温度传感器可实时采集实验箱内的温度并反馈给温度控制器，当温度控制器判断试验箱内的温度达到高温校准指令所指示的校准温度并持续预设时间时，控制开关电路关断，即，既不选通加热部又不选通制冷部。或者，温度控制器在接收到低温校准指令时，向开关电路输出第二信号，以使开关电路选通制冷部，其中为了保证试验箱内的温度分布均匀，制冷部亦可设置于试验箱四周的内壁上，试验箱在制冷部的冷却作用下温度下降，设置于试验箱内的温度传感器可实时采集实验箱内的温度并反馈给温度控制器，当温度控制器判断试验箱内的温度达到低温校准指令所指示的校准温度并持续预设时间时，控制开关电路关断，即，既不选通加热部又不选通制冷部。这样，温度控制系统可为冲击加速度计提供校准的温度环境。其中，试验箱内温度达到校准温度并持续预设时间，可保证实验箱内环境温度均匀，还可保证到达冲击加速度计内部敏感部件的温度达到校准温度。具体地，加热部包括：设置于试验箱内壁上的加热丝，加热丝与温度控制器连接，温度控制器可控制为加热丝通电以实现加热。制冷部可以为压缩机，例如可以包括：与开关电路连接的液氮压缩机(或称为液氮容器)。选通制冷部或加热部的开关可采用继电器形式，相应地，开关电路可以包括继电器，继电器包括电磁阀，电磁阀的控制端与温度控制器连接，电磁阀的输入端与液氮压缩机连通，电磁阀的输出端与试验箱连通。其中，试验箱上可设置连通箱内箱外的气体通道，液氮压缩机产生的制冷气体可通过试验箱上的气体通道进入试验箱内，以降低温度。可选地，气体通道可包括环绕试验箱内壁设置的吹风口。

冲击激励系统包括：设置于试验箱内的校准装置、穿设于校准装置内的冲击砧子、施力于冲击砧子上的冲击装置。其中，待校准的冲击加速度计固定于校准装置上，冲击装置设置于试验箱外，冲击装置向冲击砧子施加冲击力，冲击砧子穿设于校准装置内，在冲击力的作用下产生冲击力加速度并传导至冲击加速度计上。也就是说，冲击激励系统用于生成对冲击加速度计的冲击信号。可选地，校准装置可以为停止限位装置，用于停止冲击砧子的冲击加速度，以及限定冲击加速度计的位置。

结合上述实施例，在需要对冲击加速度计进行校准时，将冲击加速度计放置于试验箱内的约束垫上，计算机的校准软件或控制系统向温度控制器发送校准指令，校准指令中指示有校准温度，温度控制器根据校准温度为加热丝供电以实现对试验箱的升温，或根据校准温度打开液氮压缩机以实现对试验箱的降温。当试验箱内的温度达到校准温度且持续预设时间后，调整激光干涉仪发出的光线聚焦于冲击加速度计的表面，同时冲击控制器控制压缩空气源输出空气，输出的空气在管路的限制作用下形成气压，以驱动管路内的活塞向上运动，以驱动冲击波形发生器穿过附加质量和约束垫到达冲击加速度计，形成对冲击加速度计的冲击加速度，在冲击加速度计受到冲击加速度时，试验箱内的冲击加速度计感受到冲击加速度并产生模拟电信号输入数据采集器，激光干涉仪测量施加在冲击加速度计上的冲击量级，也输出模拟电信号至数据采集器，数据采集器将从激光干涉仪处接收到的模拟信号作为基准信号，将从冲击加速度计处接收到的模拟信号作为待校准信号，对这两种信号进行模数转换，从而解算出冲击加速度计的灵敏度。该校准方式考虑了温度对冲击加速度计的影响，可实现在高低温场景下，对冲击加速度计灵敏度的校准。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，包括：设置于试验箱(11)内部的限位机构、至少部分位于所述限位机构内部的砧子(12)、以及位于所述限位机构下方的冲击装置；其中，所述限位机构与所述冲击装置分离设置，所述砧子(12)在所述冲击装置的冲击力作用下，在所述限位机构内移动。

2.根据权利要求1所述的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，所述限位机构包括：

用于承载冲击加速度计的约束垫(13)；

设置于所述约束垫(13)下方的附加质量(14)，所述附加质量(14)在重力作用下压紧于所述试验箱(11)内。

3.根据权利要求2所述的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，所述约束垫(13)上设置有第一通孔，所述附加质量(14)上设置有第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔连通形成冲击通道，所述砧子(12)在所述冲击装置的冲击力作用下在所述冲击通道内移动。

4.根据权利要求3所述的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，所述砧子(12)位于所述限位机构内的部分的截面形状为多边形，所述第一通孔和所述第二通孔的截面形状为与所述砧子(12)相适配的多边形。

5.根据权利要求3所述的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，所述冲击加速度计放置于所述约束垫(13)的所述第一通孔内。

6.根据权利要求1至5任一项所述的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，所述冲击装置包括：

设置于所述限位机构下方的气炮冲击器(20)；

与所述气炮冲击器(20)连通的压缩空气源(15)；以及，

与所述压缩空气源(15)连接的冲击控制器。

7.根据权利要求6所述的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，所述气炮冲击器(20)包括：

与所述压缩空气源(15)连通的管路(16)；

设置于所述管路(16)上的调压器和阀门(17)；

设置于所述管路(16)内部的活塞(18)，所述活塞(18)在所述压缩空气源(15)的气压的作用下可沿所述管路(16)的延伸方向运动。

8.根据权利要求6所述的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，还包括：立柱(19)，所述气炮冲击器(20)固定于立柱(19)上。

9.根据权利要求8所述的冲击加速度计校准装置的冲击激励结构，其特征在于，所述立柱(19)包括：第一固定部和第二固定部，所述气炮冲击器(20)的两端通过所述第一固定部和所述第二固定部固定于所述立柱(19)上。

10.一种冲击加速度计校准装置，其特征在于，包括用于校准冲击加速度计的试验箱，以及权利要求1至9任一项所述的冲击激励结构。

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