專利名稱:動態(tài)力標定結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及測量與傳感技術(shù)領(lǐng)域中的一種動態(tài)特性標定裝置,尤其涉及一種力傳感器的動態(tài)特性標定裝置。
背景技術(shù):
動態(tài)力標定裝置主要用于力傳感器的動態(tài)性能標定。加速度傳感器和力傳感器是振動試驗中最常用的兩種傳感器。傳感器出廠時,生產(chǎn)廠家應(yīng)該提供傳感器的靈敏度數(shù)值及其頻率特性參數(shù)。加速度傳感器的中高頻性能很好,其靈敏度一般在10--5000HZ范圍內(nèi)保持不變。目前,對于力傳感器,生產(chǎn)廠家通常僅提供其量程范圍內(nèi)的線性度圖(靜態(tài)標定)和靈敏度值,不提供其動態(tài)力特性數(shù)據(jù)。但在振動實驗中,力傳感器工作于一定的頻帶范圍,因此,使用者必須知道力傳感器的動態(tài)力特性,廠家提供的靜態(tài)標定結(jié)果無法滿足動態(tài)測量的需要。由于使用環(huán)境的影響、安裝不當、過載以及運輸和儲存不當會造成力傳感器特性的改變,力傳感器的實際靈敏度與其標稱值產(chǎn)生差異。在動態(tài)測量中,力傳感器的測量誤差通常是加速度傳感器的數(shù)倍,為保證測量精度,對力傳感器進行動態(tài)標定是很有必要的。目前,在振動信號測試領(lǐng)域,最常見的是加速度傳感器的標定系統(tǒng),力傳感器的動態(tài)標定系統(tǒng)比較少見。由于加速度的絕對量值可以通過激光測振儀或重力加速度較為精確和方便地測取,而直接獲取力的絕對量值則十分困難,所以力傳感器的動態(tài)性能標定通常是通過測取加速度為基礎(chǔ),再利用牛頓第二定律間接進行的。
現(xiàn)有動態(tài)力標定裝置通常用激振器作為動力源,將標準質(zhì)量塊通過螺紋固定或線繩懸掛,即對標準質(zhì)量塊直接加以約束,利用激振器對標準質(zhì)量塊施加激振力,獲取被標定傳感器的動態(tài)特性參數(shù)。這種動態(tài)力標定結(jié)構(gòu)簡單,但螺紋固定方式一般限于小量程傳感器的動態(tài)標定;而線繩懸掛方式由于線繩的搖擺,其一致性極差、重復精度低,并且由于標準質(zhì)量塊受約束,標定的結(jié)果精度較低,誤差較大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),以最小的制造和使用成本使得力傳感器動態(tài)特性標定更精準、更可靠,從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案 一種動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,它包括安放在水平基面上的大質(zhì)量底座,固定在所述底座上的豎直導桿,用于驅(qū)動提升架沿導桿移動的提升機構(gòu),用于將提升架鎖止于導桿上的選定位置的制動裝置,固定安裝在提升架上的安裝盤,以及,懸設(shè)于提升架下方的定標準質(zhì)量塊;所述定標準質(zhì)量塊經(jīng)提升架上的通孔與安裝盤固定連接,所述變標準質(zhì)量塊可根據(jù)需要疊加固定在安裝盤上,且所述安裝盤上還設(shè)有自動對中機構(gòu)。作為一種優(yōu)選方案,所述提升架上設(shè)有與導桿配合的導向孔。進一步的,所述導桿為兩根,其對稱設(shè)置于提升架兩側(cè),當然,也可根據(jù)實際需要采用非對稱的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的,所述定標準質(zhì)量塊穿過提升架中心開設(shè)的圓形通孔與安裝盤固定連接。所述定標準質(zhì)量塊可優(yōu)選采用帶法蘭的圓柱體,且法蘭端部制成球頭,但不限于此種形態(tài)。所述定標準質(zhì)量塊整體高度大于提升架高度,且所述定標準質(zhì)量塊上端與安裝盤固定連接。所述制動裝置與提升架固定連接,或者,尤為優(yōu)選的,所述制動裝置設(shè)于提升架內(nèi)部。所述自動對中結(jié)構(gòu)可以為設(shè)置于安裝盤下端面上的圓形止口、球面或錐面結(jié)構(gòu), 優(yōu)選為錐面結(jié)構(gòu),且所述自動對中結(jié)構(gòu)與提升架、安裝盤和標準質(zhì)量塊同軸設(shè)置。所述安裝盤可制成餅式,也可制成環(huán)式,優(yōu)選的,制成環(huán)式。所述提升機構(gòu)固定在大質(zhì)量底座上,可選用多種形式,驅(qū)動如電機驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動等,傳動形式如鏈傳動、螺紋幅傳動等,優(yōu)選的,選用液壓驅(qū)動直接傳動。優(yōu)選的,所述動態(tài)力標定結(jié)構(gòu)還包括可疊加固定在安裝盤上的變標準質(zhì)量塊,更為優(yōu)選的,所述變標準質(zhì)量塊可通過螺紋結(jié)構(gòu)固定疊加在安裝盤上。本發(fā)明在應(yīng)用時,首先將大質(zhì)量底座固定在水平地坪上,待標定力傳感器和標準力傳感器同時安裝在大質(zhì)量底座上,定標準質(zhì)量塊穿過提升架上的中心圓孔,與安裝盤連接,安裝盤上的錐面與提升架的中心圓孔邊線接觸,可以使標準質(zhì)量塊與提升架中心同軸, 提升機構(gòu)將提升架及其上的標準質(zhì)量塊(含定標準質(zhì)量塊和變標準質(zhì)量塊)、安裝盤同時提升到設(shè)定高度,啟動制動裝置,提升架等停留在設(shè)定高度,待系統(tǒng)就緒后,釋放制動裝置,提升架等在重力作用下沿導桿滑下,定標準質(zhì)量塊與大質(zhì)量底座上的待標定力傳感器和標準力傳感器發(fā)生撞擊,待標定力傳感器和標準力傳感器分別將各自測得的信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)中,完成一次標定試驗。當然,作為另一種實施方案,也可以用標準加速度傳感器作為標準器,安裝在標準質(zhì)量塊上,標定試驗時只需記錄標準質(zhì)量塊的質(zhì)量和標準加速度傳感器獲取的加速度相乘,即F=ma,結(jié)果作為待標定力傳感器的標定參數(shù)即可。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點在于通過對動態(tài)力標定裝置的結(jié)構(gòu)進行改良,采用錐面自動對中的性能,解決了傳統(tǒng)安裝方式量程受限、一致性差、精度低的問題,同時,藉此設(shè)計形成的動態(tài)力標定裝置量程廣,重復性好,精度高,結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,成本低廉。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用無懸掛安裝方式的動態(tài)力標定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用懸掛安裝方式的一種動態(tài)力標定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用懸掛安裝方式的另一動態(tài)力標定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4是本發(fā)明一優(yōu)選實施例中動態(tài)力標定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明一優(yōu)選實施例中動態(tài)力標定裝置的應(yīng)用狀態(tài)示意圖;以上各圖中所示組件及其附圖標記分別為1、大質(zhì)量底座;2、導桿;3、提升架;4、提升機構(gòu);5、制動裝置;6、定標準質(zhì)量塊;7、安裝盤;8、變標準質(zhì)量塊;9、標準加速度傳感器; 10、待標定力傳感器;11、撞擊塊;12、支架;13、激振器;14、細線繩;15、緩沖器。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及一優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。參閱圖4,本優(yōu)選實施例中的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu)包括固定的大質(zhì)量底座1、導桿2、提升架3、提升機構(gòu)4、制動裝置5、定標準質(zhì)量塊6和安裝盤7,該大質(zhì)量底座1放在水平的地坪上,導桿2和提升機構(gòu)4固定在底座上,提升架3上設(shè)置導向孔與導桿2配合,制動裝置5 與提升架3相連,提升架3上開圓孔,定標準質(zhì)量塊6和變標準質(zhì)量塊8通過提升架3上的圓孔與安裝盤7連接,安裝盤7上設(shè)置自動對中機構(gòu),通過調(diào)整變標準質(zhì)量塊8的數(shù)量改變標定試驗的重物質(zhì)量。標定時,將標準加速度傳感器9固定在定標準質(zhì)量塊6或變標準質(zhì)量塊8上,待標定力傳感器10固定在大質(zhì)量底座1上,并置于定標準質(zhì)量塊6正下方。由牛頓第二定律F=ma,只需將標準加速度傳感器9將測得的試驗加速度a與試驗重物的質(zhì)量 m相乘,得到的結(jié)果(即待標定力傳感器10所承受的動態(tài)力)與待標定力傳感器10自身測得的力信號對比,以確定待標定力傳感器10的動態(tài)特性參數(shù),達到力傳感器的動態(tài)力標定目的。其中m為定標準質(zhì)量塊6和變標準質(zhì)量塊8的質(zhì)量之和。參閱圖5,本優(yōu)選實施例在應(yīng)用時,將待標定力傳感器10固定在大質(zhì)量底座1上, 導桿2由安裝在大質(zhì)量底座1上的支架12固定,提高導桿2的定位精度,同時,大質(zhì)量底座 1上安裝特殊緩沖器15,在提升架3下降到底部時給提升架3提供緩沖,防止提升架3與標準質(zhì)量塊6發(fā)生二次撞擊,影響標定精度。標定試驗時,由提升機構(gòu)4將提升架3等提升到設(shè)定高度,啟動提升架3內(nèi)置的制動裝置5,使提升架3、定標準質(zhì)量塊6、安裝盤7、變標準質(zhì)量塊8和標準加速度傳感器9可靠停留在該位置,待系統(tǒng)其他部位就緒,釋放制動裝置5, 提升架3等在重力作用下,沿導桿2下滑,由于定標準質(zhì)量塊6下端部超出提升架3下端面, 定標準質(zhì)量塊6與大質(zhì)量底座1上的待標定力傳感器10碰撞,此時,提升架3繼續(xù)下降,在未與定標準質(zhì)量塊6接觸前由大質(zhì)量底座1上的緩沖器15緩沖,并由其內(nèi)置的制動裝置5 再次制動,完成一次標定試驗。以上較佳實施例僅供說明本發(fā)明之用,而非對本發(fā)明的限制,有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,所作出各種變換或變型,均屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,它包括 安放在水平基面上的大質(zhì)量底座(1 ),固定在所述底座(1)上的豎直導桿(2),用于驅(qū)動提升架(3)沿導桿(2)移動的提升機構(gòu)(4),用于將提升架(3)鎖止于導桿(2)上的選定位置的制動裝置(5),固定安裝在提升架(3)上的安裝盤(7),以及,懸設(shè)于提升架(3)下方的定標準質(zhì)量塊(6);所述定標準質(zhì)量塊(6)經(jīng)提升架(3)上的通孔與安裝盤(7)固定連接,且所述安裝盤 (7)上還設(shè)有自動對中機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,所述提升架(3)上設(shè)有與導桿(2)配合的導向孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,所述導桿(2)對稱設(shè)置于提升架(3)兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,所述定標準質(zhì)量塊(6)穿過提升架(3)中心開設(shè)的圓形通孔與安裝盤(7)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,所述定標準質(zhì)量塊(6)為帶法蘭的圓柱體,且法蘭端部制成球頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,所述定標準質(zhì)量塊(6)整體高度大于提升架(3 )高度,且所述定標準質(zhì)量塊(6 )上端與安裝盤(7 )固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,所述制動裝置(5)與提升架(3)固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,所述制動裝置(5)置于提升架 (3)內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,所述自動對中結(jié)構(gòu)為設(shè)置于安裝盤(7)下端面上的圓形止口、球面或錐面結(jié)構(gòu),且所述自動對中結(jié)構(gòu)與提升架(3)、安裝盤(7)和定標準質(zhì)量塊(6)同軸設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),其特征在于,它還包括可疊加固定在安裝盤(7 )上的變標準質(zhì)量塊(8 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動態(tài)力標定結(jié)構(gòu),它包括安放在水平基面上的大質(zhì)量底座(1),固定在所述底座(1)上的豎直導桿(2),用于驅(qū)動提升架(3)沿導桿(2)移動的提升機構(gòu)(4),用于將提升架(3)鎖止于導桿(2)上的選定位置的制動裝置(5),固定安裝在提升架(3)上的安裝盤(7),懸設(shè)于提升架(3)下方的定標準質(zhì)量塊(6);該定標準質(zhì)量塊(6)經(jīng)提升架(3)上的通孔與安裝盤(7)固定連接,且該安裝盤(7)上還設(shè)有自動對中機構(gòu)。本發(fā)明通過對動態(tài)力標定裝置的結(jié)構(gòu)進行改良,采用錐面自動對中的性能,解決了傳統(tǒng)安裝方式量程受限、一致性差、精度低的問題,同時,本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,成本低廉。
文檔編號G01L25/00GK102564692SQ201210024329
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者吳國雄, 徐曼 申請人:蘇州世力源科技有限公司