CN210465476U

CN210465476U - 加速度传感器标定系统

Info

Publication number: CN210465476U
Application number: CN201921349104.8U
Authority: CN
Inventors: 周博; 王文军; 林旭光; 王琳
Original assignee: CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Current assignee: CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2020-05-05
Anticipated expiration: 2029-08-19

Abstract

本实用新型提供了一种加速度传感器标定系统，包括：振动控制仪；功率放大器，与振动控制仪连接；振动台，与功率放大器连接；标准加速度传感器和待标定加速度传感器，其安装在振动台上；数据采集器，与标准加速度传感器和待标定加速度传感器连接；计算机，其与数据采集器连接，标准加速度传感器还与振动控制仪连接，振动控制仪、功率放大器、振动台和标准加速度传感器形成闭环振动控制系统。本实用新型能够满足轨道车辆及轨道车辆试验测试系统中对于加速度传感器高精度的需求，为轨道车辆安全性和平稳性的测量选择高性能、高精度的加速度传感器。

Description

加速度传感器标定系统

技术领域

本实用新型属于测量测试领域，特别地涉及一种加速度传感器标定系统。

背景技术

对于轨道车辆而言，加速度传感器是车辆的关键组成部分，其对车辆的转向架和车体等部位平稳性的监控直接影响车辆的安全性和可靠性；对于轨道车辆试验测试系统而言，加速度传感器是测量振动时所必须采用的试验设备，因此，有必要研究一种简单且高精度的加速度传感器标定系统，现有的加速度传感器标定系统主要通过开环控制进行标定，据标定要求，直接将需要的振动频谱输入到振动台，振动台的精度和误差直接影响标定的准确性和可靠性，因此准确性低，可控性差，不能满足轨道车辆和轨道车辆试验测试系统中对加速度传感器的需求。

实用新型内容

本实用新型针对目前车辆碰撞试验系统自动解钩、脱钩功能的欠缺，提出了一种较为简单且精度较高的加速度传感器标定系统，其能够满足轨道车辆及轨道车辆试验测试系统中对于加速度传感器高精度的需求，为轨道车辆安全性和平稳性的测量选择高性能、高精度的加速度传感器。

为了实现上述目的，本申请提供一种加速度传感器标定系统，其特征在于，所述加速度传感器标定系统包括：振动控制仪，用于产生并控制振动激励信号；功率放大器，所述功率放大器与所述振动控制仪连接，用于放大所述振动激励信号；振动台，所述振动台与所述功率放大器连接，用于根据放大后的振动激励信号产生机械振动；标准加速度传感器，所述标准加速度传感器安装在所述振动台上；待标定加速度传感器，所述待标定加速度传感器安装在所述振动台上；数据采集器，所述数据采集器与所述标准加速度传感器和所述待标定加速度传感器连接，用于采集所述标准加速度传感器输出的第一测量信号和所述待标定加速度传感器输出的第二测量信号；计算机，所述计算机与所述数据采集器连接，用于接收所述第一测量信号和所述第二测量信号并根据所述第一测量信号和所述第二测量信号对所述待标定加速度传感器进行标定，其中，所述标准加速度传感器还与所述振动控制仪连接以将所述第一测量信号反馈至所述振动控制仪，所述振动控制仪、所述功率放大器、所述振动台和所述标准加速度传感器形成闭环振动控制系统。

进一步地，所述振动控制仪还与所述计算机连接。

进一步地，所述计算机还与显示器连接，所述显示器用于显示标定过程和标定结果。

进一步地，所述振动台进一步包括激振器和振动台体，所述激振器与所述功率放大器连接，用于根据所述放大后的振动激励信号驱动所述振动台体产生机械振动。

进一步地，所述振动台为电动振动台。

进一步地，所述振动激励信号为正弦信号、脉冲信号、阶跃信号或随机信号。

进一步地，所述标准加速度传感器和所述待标定加速度传感器背靠背地或肩并肩地安装在所述振动台上。

进一步地，所述数据采集器包括至少两个数据采集通道。

进一步地，所述加速度传感器标定系统包括多个待标定加速度传感器。

进一步地，所述振动控制仪和所述数据采集器封装在同一机箱中。

本实用新型的加速度传感器标定系统属于闭环控制标定系统，与现有的开环控制标定系统相比，本实用新型在不增设额外的控制传感器的情况下，利用高精度的标准加速度传感器提供反馈信号，将标准加速度传感器接收到的准确反应振动台的加速度的信号反馈到相应的振动控制仪中，通过振动控制仪的控制来消除开环控制中振动台的误差，提高了被标定加速度传感器灵敏度、频率响应、幅值线性度等指标的准确性，从而可以及时精确的反馈轨道车辆在监控其自身安全性和平稳性的工况，提高了轨道车辆的安全系数。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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为根据本实用新型的第一实施例的加速度传感器标定系统的示意图。

图2为根据本实用新型的第二实施例的加速度传感器标定系统的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1-振动控制仪；2-功率放大器；3-振动台；4-标准加速度传感器；5-待标定加速度传感器；6-数据采集器；7-计算机。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面参考图1来详细描述根据本实用新型的第一实施例的加速度传感器标定系统。

如图1所示，根据本实用新型的优选实施例的加速度传感器标定系统包括振动控制仪1、功率放大器2、振动台3、标准加速度传感器4、待标定加速度传感器5、数据采集器6和计算机7。振动控制仪1用于产生并控制振动激励信号。功率放大器2与振动控制仪1连接，用于放大振动控制仪1产生的振动激励信号。振动台3与功率放大器2连接，用于根据放大后的振动激励信号产生机械振动。标准加速度传感器4和待标定加速度传感器5安装在振动台3上。数据采集器6与标准加速度传感器4和待标定加速度传感器5连接，用于采集标准加速度传感器4输出的第一测量信号和待标定加速度传感器5输出的第二测量信号。计算机7与数据采集器6连接，用于接收数据采集器6采集的第一测量信号和第二测量信号并根据第一测量信号和第二测量信号对待标定加速度传感器5进行标定。标准加速度传感器4还与振动控制仪1连接以将第一测量信号反馈至振动控制仪1。振动控制仪1、功率放大器2、振动台3和标准加速度传感器4形成闭环振动控制系统。

优选地，振动台3为标准振动台。在一个实施例中，振动台3为电动振动台。振动台3可包括激振器和振动台体，激振器与功率放大器2连接，用于根据放大后的振动激励信号驱动振动台体产生机械振动。计算机7优选与显示器连接。显示器用于显示标定过程和标定结果。

标定时，将待标定加速度传感器5与标准加速度传感器4一起安装在振动台3上。为了使它们尽可能地靠近安装以保证感受的振动量相同，可采用“背靠背”法安装。除此之外，还可以采用肩并肩法安装，其优势是可以一次标定多个加速度传感器。优选地，标准加速度传感器4和待标定加速度传感器5安装在振动台3台面的中心位置。

振动控制仪生成1振动激励信号。振动激励信号可以为正弦信号、脉冲信号、阶跃信号或随机信号。由于振动激励信号的功率不足以驱动振动台3振动，所以通过功率放大器2对振动激励信号进行功率放大，以便提高振动激励信号的功率，然后将放大后的振动激励信号传输至振动台3。振动台3在放大后的振动激励信号的作用下产生机械振动。固定在振动台3上的标准加速度传感器4和待标定加速度传感器5与振动台3一同振动，并分别输出表征加速度的第一测量信号和第二测量信号。标准加速度传感器4的第一测量信号反馈至振动控制仪1作为反馈控制信号，振动控制仪1根据接收到的反馈控制信号控制输出的振动激励信号，实现对振动台3的振动的精确控制，从而使振动台的振动趋近于目标振动频谱。数据采集器6采集标准加速度传感器4的第一测量信号和待标定加速度传感器5的第二测量信号，然后一并发送至计算机7。计算机7上可安装测试软件，通过对标准加速度传感器4以及待标定加速度传感器5进行比较而对待标定加速度传感器4进行标定，并在显示器中显示实时标定过程和标定结果。

在本实用新型中，为了消除由于振动台失真和测量仪器误差引起的不确定度分量，引入了标准加速度传感器4。一方面将标准加速度传感器4作为待标定加速度传感器5的比较对象，来抵消一部分由于振动台1的失真和测量仪器误差引起的不确定度分量。另一方面，将标准加速度传感器4的测量信号反馈至振动控制仪1以形成闭环控制系统来控制振动台1的振动，从而减小振动台1的失真。另外，由于通过标准加速度传感器4来提供反馈控制信号，无需设置额外的控制传感器来测量振动台的振动就能产生反馈控制信号，因此简化了加速度传感器标定系统。

优选地，数据采集器6可包括至少两个数据采集通道。每个数据采集通道均为高精度测量输入通道。待标定加速度传感器5可为一个或多个。当有多个待标定加速度传感器5时，标准加速度传感器4和每个待标定传感器5分别与数据采集器6的一个数据采集通道连接，从而可同时标定多个待标定加速度传感器5。

在该实施例中，振动控制仪1、功率放大器2和数据采集器6可以是单独设置的器件和装置，或者，其中某些或全部器件或装置也可集成在一起。例如，振动控制仪1和数据采集器6可封装在同一机箱中，以方便使用并使加速度传感器标定系统的外观简洁。

图2为根据本实用新型的第二实施例的加速度传感器标定系统的示意图。该实施例中的加速度传感器标定系统的组成与第一实施例中基本相同，区别在于本实施例中振动控制仪1还与计算机7连接，从而可通过计算机7来设置振动参数。

在使用本实用新型的加速度传感器标定系统时，可通过本领域常用的比较法来进行标定，得出待标定加速度传感器的灵敏度、幅值线性度与频率响应等参数。例如可采用下式所示的比较方法：

其中，S₁为标准加速度传感器的灵敏度(已知值)，X₁为标准加速度传感器的输出值(数据采集器采集到的输出)，X₂为待标定加速度传感器的输出值(数据采集器采集到的输出)，S₂为待标定加速度传感器的灵敏度；

频率响应是以灵敏度为基础进行计算的，来考核待标定加速度传感器在不同频率下的灵敏度一致性；

幅值线性度是以灵敏度为基础进行计算的，来考核待标定加速度传感器在同一频率下，不同加速度激励下，灵敏度的稳定性。

本说明书中对于方法、软件及其操作的提及与描述仅为了有助于理解本实用新型的工作原理和应用环境，并不意味着该方法、软件或操作构成本实用新型所要求保护的主题的一部分。事实上，本实用新型旨在保护系统的结构与连接关系，而不保护任何方法、软件或操作。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种加速度传感器标定系统，其特征在于，所述加速度传感器标定系统包括：

振动控制仪，用于产生并控制振动激励信号；

功率放大器，所述功率放大器与所述振动控制仪连接，用于放大所述振动激励信号；

振动台，所述振动台与所述功率放大器连接，用于根据放大后的振动激励信号产生机械振动；

标准加速度传感器，所述标准加速度传感器安装在所述振动台上；

待标定加速度传感器，所述待标定加速度传感器安装在所述振动台上；

数据采集器，所述数据采集器与所述标准加速度传感器和所述待标定加速度传感器连接，用于采集所述标准加速度传感器输出的第一测量信号和所述待标定加速度传感器输出的第二测量信号；

计算机，所述计算机与所述数据采集器连接，用于接收所述数据采集器采集的所述第一测量信号和所述第二测量信号并根据所述第一测量信号和所述第二测量信号对所述待标定加速度传感器进行标定，

其中，所述标准加速度传感器还与所述振动控制仪连接以将所述第一测量信号反馈至所述振动控制仪，所述振动控制仪、所述功率放大器、所述振动台和所述标准加速度传感器形成闭环振动控制系统。

2.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述振动控制仪还与所述计算机连接。

3.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述计算机还与显示器连接，所述显示器用于显示标定过程和标定结果。

4.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述振动台进一步包括激振器和振动台体，所述激振器与所述功率放大器连接，用于根据所述放大后的振动激励信号驱动所述振动台体产生机械振动。

5.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述振动台为电动振动台。

6.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述振动激励信号为正弦信号、脉冲信号、阶跃信号或随机信号。

7.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述标准加速度传感器和所述待标定加速度传感器背靠背地或肩并肩地安装在所述振动台上。

8.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述数据采集器包括至少两个数据采集通道。

9.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述加速度传感器标定系统包括多个待标定加速度传感器。

10.根据权利要求1所述的加速度传感器标定系统，其特征在于，所述振动控制仪和所述数据采集器封装在同一机箱中。