本發(fā)明屬于質心測量裝置的校準儀器領域，具體涉及一種可變質心標準質心樣件及質心測量裝置的校準方法。

背景技術：

目前，質量質心測量方法通常分為三類：懸掛法、復擺測量法和質量反應法。懸掛法是利用自由懸掛時質心必然通過懸掛點垂直面的原理來確定質心位置的方法，該方法只適用于小型設備；復擺測量法是利用復擺擺動原理進行測量的方法，通過兩次不同擺幅的擺動測量計算出高度方向質心坐標，該方法只能進行裝備高度方向的質心坐標測量，且試驗過程復雜，試驗操作步驟多，誤差影響環(huán)節(jié)較多，安全性較差；質量反應法是利用力矩平衡的原理進行質心測量的方法，該方法試驗過程相對簡單，普及率較高。

所謂力矩平衡原理即應用力矩公式矢量求和為零

∑m＝mg×l＝0

從公式不難看出，應用質量反應法測量質心的測量裝置的不確定度來源主要是質量和長度。國內質心測量設備常用的質量反應法包括多點支撐法、不平衡力矩法及轉動慣量法。目前對于基于這些方法的靜態(tài)質心測量裝置采用的校準方法多為分參數溯源，其中稱重傳感器或者壓力傳感器通過拆卸后送檢；測量裝置的幾何測量部分通過使用幾何測量儀器進行現場校準。

這種分參數的質心測量裝置校準方法和校準過程比較復雜，還存在以下不足：

1.由于不同的質心測量裝置幾何測量部分的原理和支撐方式存在不同，通過使用幾何測量儀器進行現場校準，會存在由于人員的不同和對幾何支撐位置測量點確定的不同，導致幾何量計量的誤差。

2.稱重傳感器和壓力傳感器的校準需要將傳感器拆卸后進行，這樣不可避免地存在校準狀態(tài)和使用狀態(tài)不一致的問題。

3.除了分參數溯源，一些質心測量設備生產廠商也提供自制的單一質心標準件來對其測量裝置進行核查。其自行生產的質心標準件通常只有固定質量和理論質心，可以實現對質心測量系統(tǒng)進行核查的目的，但存在溯源問題。

因此從國內外現狀來看，研究質心測量系統(tǒng)校準技術和方法，保障質心測量系統(tǒng)質心測量結果的計量準確、溯源十分必要。

技術實現要素：

針對目前質心測量裝置存在的下述技術問題：(1)需要分長度和力值兩個參數溯源；(2)長度參數溯源存在人為因素的影響；(3)力值溯源存在重復性的影響；(4)稱重傳感器和壓力傳感器的校準需要將傳感器拆卸后進行，導致校準狀態(tài)和使用狀態(tài)不一致。本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種可變質心標準樣件及質心測量裝置的校準方法，能夠實現質心測量裝置的軸向和徑向的直接線性校準，并能夠解決現有質心測量裝置存在的上述技術問題。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的。

本發(fā)明公開的可變質心標準樣件，主要由樣件主體、質量變換塊、支撐桿、隔套、鎖緊螺母五部分組成，樣件主體端面通過螺紋孔與支撐桿連接，支撐桿外部依次套有質量變換塊、隔套和鎖緊螺母；樣件主體的兩端對稱設有偏心沉孔和螺紋孔，用于實現徑向和軸向正反兩個方向的質心位置變換；質量變換塊由一系列質量成倍數關系質量塊組成，用于實現成倍數變化的質心位置變化；隔套由一系列長度成倍數關系的限位套組成，用于保證質量塊加載過程中位置的重復性。

基于上述可變質心標準樣件進行直接校準質心測量裝置的方法，包括如下步驟：

步驟一：根據質心測量裝置的測量范圍選取合適的可變質心標準樣件，建立質心標準樣件坐標系。

根據質心測量裝置的測量范圍在可變質心標準樣件分為(0～0.1)t、(0.1～1)t、(1～2)t和(2～3)t的幾個范圍內選取合適的可變質心標準樣件，建立質心標準樣件坐標系，即軸向、徑向及原點。

步驟二：用質心標準裝置標定可變質心標準樣件，應用可變質心標準樣件直接校準質心測量裝置。

(1)質心測量裝置的軸向線性校準

質心測量裝置首次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置，此時所述的可變質心標準樣件未安裝質量變換塊；在可變質心標準樣件上安裝第一個軸向質量變換塊，質心測量裝置二次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第二個軸向質量變換塊，質心測量裝置三次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第三個軸向質量變換塊，質心測量裝置四次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第四個軸向質量變換塊，質心測量裝置五次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第五個軸向質量變換塊，質心測量裝置六次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；重復上述步驟多次取平均值，比較質心測量裝置和質心標準裝置的測量結果，判斷質心測量裝置軸向質心測量準確度。

(2)質心測量裝置的徑向線性校準

質心測量裝置首次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置，此時所述的可變質心標準樣件未安裝質量變換塊；在可變質心標準樣件上安裝第一個徑向質量變換塊，質心測量裝置二次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第二個徑向質量變換塊，質心測量裝置三次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第三個徑向質量變換塊，質心測量裝置四次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第四個徑向質量變換塊，質心測量裝置五次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第五個徑向質量變換塊，質心測量裝置六次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；重復上述步驟多次取平均值。

將標準質心樣件旋轉一個角度，再重復上述測量，通過兩次投影可以算出徑向質心位置。比較質心測量裝置和質心標準裝置的測量結果，判斷質心測量裝置軸向質心測量準確度，即完成應用可變質心標準樣件直接校準質心測量裝置。

所述的重復上述步驟多次取平均值優(yōu)選三次。

有益效果：

1、本發(fā)明將質心變化和質心保存相結合，使質心測量裝置直接校準成為可能，通過力臂和質量的變化實現可變質心標準樣件的徑向和軸向兩個方向的質心位置可調，應用可變質心標準樣件直接校準質心測量裝置，通過變換不同組合成倍數關系的質量塊實現對質心測量裝置的徑向和軸向兩個方向的線性校準，通過長度成倍數關系的隔套保證標準樣件的質心變換重復性，能夠實現質心標準樣件的質心位置可變。

2、本發(fā)明可變質心標準樣件結構簡單，使用方便，能夠科學有效實現質心測量裝置的軸向和徑向的直接線性校準，解決質心測量裝置的校準需要分長度和力學兩個參數分別校準的溯源問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明工作原理示意圖；

圖2是本發(fā)明可變質心標準樣件結構示意圖。

圖中的標記分別表示：1—樣件主體，2—質量變換塊、3—支撐桿、4—隔套、5—鎖緊螺母。

具體實施方式

為了更好的說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點，下面結合附圖和實例對發(fā)明內容做進一步說明。

實施例1：

結合圖1、圖2對本發(fā)明做以下詳細描述。

本實施例公開的可變質心標準樣件包括樣件主體1、質量變換塊2、支撐桿3、隔套4、鎖緊螺母5五部分。樣件主體1端面通過螺紋孔與支撐桿3連接，支撐桿3外部依次套有質量變換塊2、隔套4和鎖緊螺母5；樣件主體1的兩端對稱設有偏心沉孔和螺紋孔，用于實現徑向和軸向正反兩個方向的質心位置變換；質量變換塊2是一系列質量成倍數關系質量塊組成，用于實現成倍數變化的質心位置變化；隔套4是一系列長度成倍數關系的限位套組成，用于保證質量塊加載過程中位置的重復性。

基于上述可變質心標準樣件進行直接校準質心測量裝置的方法，包括如下步驟：

步驟一：根據質心測量裝置的測量范圍選取合適的可變質心標準樣件，建立質心標準樣件坐標系。

步驟二：用質心標準裝置標定可變質心標準樣件，應用可變質心標準樣件直接校準質心測量裝置。

(1)質心測量裝置的軸向線性校準

質心測量裝置首次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置，此時所述的可變質心標準樣件未安裝質量變換塊2；在可變質心標準樣件上安裝第一個軸向質量變換塊2，質心測量裝置二次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第二個軸向質量變換塊2，質心測量裝置三次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第三個軸向質量變換塊2，質心測量裝置四次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第四個軸向質量變換塊2，質心測量裝置五次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第五個軸向質量變換塊2，質心測量裝置六次測量可變質心標準樣件的質量和軸向質心位置；重復上述步驟三次取平均值，比較質心測量裝置和質心標準裝置的測量結果，判斷質心測量裝置軸向質心測量準確度。

(2)質心測量裝置的徑向線性校準

質心測量裝置首次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置，此時所述的可變質心標準樣件未安裝質量變換塊2；在可變質心標準樣件上安裝第一個徑向質量變換塊2，質心測量裝置二次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第二個徑向質量變換塊2，質心測量裝置三次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第三個徑向質量變換塊2，質心測量裝置四次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第四個徑向質量變換塊2，質心測量裝置五次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置；在可變質心標準樣件上安裝第五個徑向質量變換塊2，質心測量裝置六次測量可變質心標準樣件的質量和徑向質心位置，重復上述步驟三次取平均值。

將標準質心樣件旋轉一個角度，再重復上述測量，通過兩次投影可以算出徑向質心位置。比較質心測量裝置和質心標準裝置的測量結果，判斷質心測量裝置軸向質心測量準確度，即完成應用可變質心標準樣件直接校準質心測量裝置。

以上所述的具體描述，對發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。