CN214149688U - 一种高精度力传感器简易标定装置 - Google Patents

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鲁文明
夏斌
虞国军
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Abstract

本实用新型公开了一种高精度力传感器简易标定装置，包括双向驱动气缸、高精度标准力传感器、传力杆、承力墩、缓冲气瓶、超高精度压力传感器、截止阀及数据采集系统，双向驱动气缸包括缸筒、活塞、活塞杆及密封盖板，密封盖板用于固定密封缸筒的活塞腔，密封盖板和缸筒上分别设有与被活塞分隔开的两部分活塞腔连通的充气接口一或者充气接口二，活塞杆、高精度标准力传感器、传力杆及待标定力传感器同轴依次固定连接，缓冲气瓶上设有四个气体接口，分别用于连接气源、超高精度压力传感器、截止阀及充气接口一或着充气接口二，高精度标准力传感器、超高精度压力传感器及待标定力传感器均与数据采集系统电性连接。

Description

一种高精度力传感器简易标定装置
技术领域
本实用新型涉及力传感器标定技术领域，尤其是一种高精度力传感器简易标定装置。
背景技术
力传感器生产完毕后必须对设计指标进行标定试验，以保证量值的准确传递。由于力传感器自身存在的密封防护不可靠、弹性元件疲劳等因素，力传感器使用一段时间后(中国计量法规定一般为1年)或经过修理，也必须对主要技术指标再次进行标定校准检验，以确保其性能指标达到要求。力传感器标定、校准要求较高，必须在具有计量检验机构授权的二级及以上资质的专业检验计量单位进行，标定校准过程需要使用到拉压试验机等大型设备，操作过程复杂，标定成本高，且仅适用于在实验室内进行，无法满足测试现场快速标定。对于力传感器使用单位而言，不仅增加了力传感器的管理成本，更重要的是，即使力传感器在检定有效期内，使用前也不能完全确定力传感器的性能是否仍然满足技术指标要求。特别是在一些不可逆、高成本、高风险的重要测试场合，力传感器使用前的测试现场标定校准就更有必要了。
目前，力传感器试验现场标定校准的装置主要有两种：一种是砝码校准装置。砝码校准装置有结构简单、便携的优点，但校准方式需要操作人员在现场进行手动加载，安全性低、劳动强度大、数据可靠性差，只能离散标定校准，校准精度低；另一种是液压装置和标准力传感器标定校准。加载过程可手动，也可自动。采用自动加载时，操作人员可远离校准现场，大大降低了劳动强度，减小了人为误差，加载值可任意设定，加载精度较高。但也存在设备复杂、笨拙，只能完成单一方向标定校准的不足。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提出了一种高精度力传感器简易标定装置，该简易标定装置能够实现力传感器的双向标定，结构简单，效率高，便于携带。
一种高精度力传感器简易标定装置，包括双向驱动气缸、高精度标准力传感器、传力杆、承力墩、缓冲气瓶、超高精度压力传感器、截止阀及数据采集系统，所述双向驱动气缸包括缸筒、活塞、活塞杆及密封盖板，所述密封盖板用于固定密封缸筒的活塞腔，所述密封盖板和缸筒上分别设有与被活塞分隔开的两部分活塞腔连通的充气接口一或者充气接口二，所述活塞杆、高精度标准力传感器、传力杆及待标定力传感器同轴依次固定连接，所述缓冲气瓶上设有四个气体接口，分别用于连接气源、超高精度压力传感器、截止阀及充气接口一或者充气接口二，所述高精度标准力传感器、超高精度压力传感器及待标定力传感器均与数据采集系统电性连接。
作为上述技术方案的优选，所述缸筒内设置有限位凸台，限位凸台上设有与充气接口二连通的孔道。
作为上述技术方案的优选，所述活塞杆与活塞一体成型。
作为上述技术方案的优选，所述活塞杆穿过缸筒的轴段上设有轴肩。
作为上述技术方案的优选，所述活塞和活塞杆上的轴肩与缸筒之间均设有密封圈。
作为上述技术方案的优选，所述密封盖板与缸筒之间设有密封垫。
本实用新型的有益效果在于：
1、结构简单，操作方便，便于携带。
2、通过设置双向驱动气缸，能够实现力传感器的压向和拉向双向标定，标定结果准确，效率高。
附图说明
图1为用于确定活塞压力作用面积及活塞和活塞杆与缸筒的摩擦力的结构示意图。
图2为用于对待标定力传感器进行标定时的结构示意图。
图3为双向驱动气缸的结构示意图。
附图标记如下：1-双向驱动气缸、101-缸筒、102-活塞、103-活塞杆、 104-密封盖板、2-高精度标准力传感器、3-传力杆、4-承力墩、5-缓冲气瓶、 6-超高精度压力传感器、7-截止阀、8-数据采集系统、9-充气接口一、10-充气接口二、11-限位凸台、12-轴肩、13-密封圈、14-密封垫、15-待标定力传感器。
具体实施方式
下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
如图1、图3所示的一种高精度力传感器简易标定装置，包括双向驱动气缸1、高精度标准力传感器2、传力杆3、承力墩4、缓冲气瓶5、超高精度压力传感器6、截止阀7及数据采集系统8，所述双向驱动气缸1包括缸筒101、活塞102、活塞杆103及密封盖板104，所述密封盖板104用于固定密封缸筒 101的活塞腔，所述密封盖板104和缸筒101上分别设有与被活塞102分隔开的两部分活塞腔连通的充气接口一9和充气接口二10，所述活塞杆103、高精度标准力传感器2、传力杆3及待标定力传感器15同轴依次固定连接，所述缓冲气瓶5上设有四个气体接口，分别用于连接气源、超高精度压力传感器6、截止阀7及充气接口一9或者充气接口二10，所述高精度标准力传感器2、超高精度压力传感器6及待标定力传感器15均与数据采集系统8电性连接。
在本实施例中，所述缸筒101内设置有限位凸台11，限位凸台11上设有与充气接口二10连通的孔道。
在本实施例中，所述活塞杆103与活塞102一体成型。
在本实施例中，所述活塞杆103穿过缸筒101的轴段上设有轴肩12。
在本实施例中，所述活塞102和活塞杆103上的轴肩12与缸筒101之间均设有密封圈13。
在本实施例中，所述密封盖板104与缸筒101之间设有密封垫14。
本实施例的具体工作原理如下。
标定装置组装完毕后，先用高精度标准力传感器2确定活塞101的压力作用面积S(压向活塞作用面积Sy及拉向活塞作用面积SL)及活塞102和活塞杆103与缸筒101之间的摩擦力f，如图1所示。具体确定方法为：先后连接密封盖板104上的充气接口一9或者缸筒101上的充气接口二10，向缸筒101 充气，获取并记录超高精度压力传感器6及高精度标准力传感器2的特征信号。建立超高精度压力传感器6和高精度压力传感器2的特征信号的数学关系，取有限个特征信号点，可以计算出有限个Sy、SL及f的值，分别取平均值作为压向活塞作用面积Sy、拉向活塞作用面积SL及摩擦力f。需要注意的是，测试时，只能一次连接一个充气接口，压向活塞作用面积Sy为活塞102上正对于密封盖板104的压力气体作用面积，拉向活塞作用面积SL为活塞102上另一端的压力气体作用面积。
然后进行待标定力传感器15标定测试，如图2所示，此时，需要先拆下高精度标准力传感器2和传力杆3，活塞杆103直接与固定在承力墩4上的待标定压力传感器15同轴固定连接。
进行待标定力传感器15标定测试的具体步骤为：缓冲气瓶5未充气，待标定力传感器15未与活塞杆103连接前，获取待标定力传感器15、超高精度压力传感器6的特征信号，作为零点；关闭截止阀7，缓冲气瓶5的气体接口与充气接口一9连接，打开气源充气，获取待标定力传感器15的进程特征信号UJ及对应的超高精度压力传感器6的特征信号PJ；关闭气源，打开截止阀7 放气，获取待标定力传感器15的回程特征信号UH及对应的超高精度压力传感器6的特征信号PH，根据已确定Sy、SL及f值，分别利用UJ和PJ及UH和PH的数学映射关系完成待标定力传感器压向标定；缓冲气瓶5的气体接口与充气接口二10连接，打开气源充气，获取待标定力传感器15的进程特征信号UJ及对应的超高精度压力传感器6的特征信号PJ；关闭气源，再次打开截止阀7，获取待标定力传感器15的回程特征信号UH及对应的超高精度压力传感器6的特征信号PH，根据已确定Sy、SL及f值，分别利用UJ和PJ及UH和PH的数学映射关系完成待标定力传感器拉向标定。若待标定力传感器15与高精度标准力传感器2的量程相匹配，在此情况下可以不进行高精度标准力传感器2和传力杆3的拆卸，按照上述方法直接完成待标定测力传感器14的标定。
以上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 (6)

1.一种高精度力传感器简易标定装置，其特征在于：包括双向驱动气缸、高精度标准力传感器、传力杆、承力墩、缓冲气瓶、超高精度压力传感器、截止阀及数据采集系统，所述双向驱动气缸包括缸筒、活塞、活塞杆及密封盖板，所述密封盖板用于固定密封缸筒的活塞腔，所述密封盖板和缸筒上分别设有与被活塞分隔开的两部分活塞腔连通的充气接口一或者充气接口二，所述活塞杆、高精度标准力传感器、传力杆及待标定力传感器同轴依次固定连接，所述缓冲气瓶上设有四个气体接口，分别用于连接气源、超高精度压力传感器、截止阀及充气接口一或者充气接口二，所述高精度标准力传感器、超高精度压力传感器及待标定力传感器均与数据采集系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的高精度力传感器简易标定装置，其特征在于：所述缸筒内设置有限位凸台，限位凸台上设有与充气接口二连通的孔道。
3.根据权利要求1所述的高精度力传感器简易标定装置，其特征在于：所述活塞杆与活塞一体成型。
4.根据权利要求3所述的高精度力传感器简易标定装置，其特征在于：所述活塞杆穿过缸筒的轴段上设有轴肩。
5.根据权利要求4所述的高精度力传感器简易标定装置，其特征在于：所述活塞和活塞杆上的轴肩与缸筒之间均设有密封圈。
6.根据权利要求1所述的高精度力传感器简易标定装置，其特征在于：所述密封盖板与缸筒之间设有密封垫。
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