動態力標定結構的製作方法

2023-12-09 11:22:06 2

專利名稱：動態力標定結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量與傳感技術領域中的一種動態特性標定裝置，尤其涉及一種力傳感器的動態特性標定裝置。
背景技術：
動態力標定裝置主要用於力傳感器的動態性能標定。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，生產廠家應該提供傳感器的靈敏度數值及其頻率特性參數。加速度傳感器的中高頻性能很好，其靈敏度一般在10---5000Hz範圍內保持不變。目前，對於力傳感器，生產廠家通常僅提供其量程範圍內的線性度圖(靜態標定)和靈敏度值，不提供其動態力特性數據。但在振動實驗中，力傳感器工作於一定的頻帶範圍，因此，使用者必須知道力傳感器的動態力特性，廠家提供的靜態標定結果無法滿足動態測量的需要。由於使用環境的影響、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生差異。在動態測量中，力傳感器的測量誤差通常是加速度傳感器的數倍，為保證測量精度，對力傳感器進行動態標定是很有必要的。目前，在振動信號測試領域，最常見的是加速度傳感器的標定系統，力傳感器的動態標定系統比較少見。由於加速度的絕對量值可以通過雷射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性能標定通常是通過測取加速度為基礎，再利用牛頓第二定律間接進行的。現有動態力標定裝置通常用激振器作為動力源，將標準質量塊通過螺紋固定或線繩懸掛，即對標準質量塊直接加以約束，利用激振器對標準質量塊施加激振力，獲取被標定傳感器的動態特性參數。這種動態力標定結構簡單，但螺紋固定方式一般限於小量程傳感器的動態標定；而線繩懸掛方式由於線繩的搖擺，其一致性極差、重複精度低，並且由於標準質量塊受約束，標定的結果精度較低，誤差較大。
發明內容本實用新型的目的在於提出一種動態力標定結構，以最小的製造和使用成本使得力傳感器動態特性標定更精準、更可靠，從而克服現有技術中的不足。為實現上述實用新型目的，本實用新型採用了如下技術方案一種動態力標定結構，其特徵在於，它包括安放在水平基面上的大質量底座，固定在所述底座上的豎直導杆，用於驅動提升架沿導杆移動的提升機構，用於將提升架鎖止於導杆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，懸設於提升架下方的定標準質量塊；所述定標準質量塊經提升架上的通孔與安裝盤固定連接，所述變標準質量塊可根據需要疊加固定在安裝盤上，且所述安裝盤上還設有自動對中機構。作為一種優選方案，所述提升架上設有與導杆配合的導向孔。進一步的，所述導杆為兩根，其對稱設置於提升架兩側，當然，也可根據實際需要採用非對稱的結構。優選的，所述定標準質量塊穿過提升架中心開設的圓形通孔與安裝盤固定連接。所述定標準質量塊可優選採用帶法蘭的圓柱體，且法蘭端部製成球頭，但不限於此種形態。所述定標準質量塊整體高度大於提升架高度，且所述定標準質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，尤為優選的，所述制動裝置設於提升架內部。所述自動對中結構可以為設置於安裝盤下端面上的圓形止口、球面或錐面結構，優選為錐面結構，且所述自動對中結構與提升架、安裝盤和標準質量塊同軸設置。所述安裝盤可製成餅式，也可製成環式，優選的，製成環式。所述提升機構固定在大質量底座上，可選用多種形式，驅動如電機驅動、氣壓驅動、液壓驅動等，傳動形式如鏈傳動、螺紋幅傳動等，優選的，選用液壓驅動直接傳動。優選的，所述動態力標定結構還包括可疊加固定在安裝盤上的變標準質量塊，更為優選的，所述變標準質量塊可通過螺紋結構固定疊加在安裝盤上。本實用新型在應用時，首先將大質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量底座上，定標準質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，可以使標準質量塊與提升架中心同軸，提升機構將提升架及其上的標準質量塊(含定標準質量塊和變標準質量塊)、安裝盤同時提升到設定聞度，啟動制動裝置，提升架等停留在設定聞度，待系統就緒後，釋放制動裝置，提升架等在重力作用下沿導杆滑下，定標準質量塊與大質量底座上的待標定力傳感器和標準力傳感器發生撞擊，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到數據分析系統中，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，安裝在標準質量塊上，標定試驗時只需記錄標準質量塊的質量和標準加速度傳感器獲取的加速度相乘,即F=ma,結果作為待標定力傳感器的標定參數即可。與現有技術相比，本實用新型的優點在於通過對動態力標定裝置的結構進行改良，採用錐面自動對中的性能，解決了傳統安裝方式量程受限、一致性差、精度低的問題，同時，藉此設計形成的動態力標定裝置量程廣，重複性好，精度高，結構簡單，操作方便，成本低廉。

圖I是現有技術中應用無懸掛安裝方式的動態力標定裝置的結構示意圖；圖2是現有技術中應用懸掛安裝方式的一種動態力標定裝置的結構示意圖；圖3是現有技術中應用懸掛安裝方式的另一動態力標定裝置的結構示意圖；圖4是本實用新型一優選實施例中動態力標定裝置的結構示意圖；[0031]圖5是本實用新型一優選實施例中動態力標定裝置的應用狀態示意圖；以上各圖中所示組件及其附圖標記分別為1、大質量底座；2、導杆；3、提升架；4、提升機構；5、制動裝置；6、定標準質量塊；7、安裝盤；8、變標準質量塊；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、緩衝器。
具體實施方式
以下結合附圖及一優選實施例對本實用新型的技術方案作進一步說明。參閱圖4,本優選實施例中的動態力標定結構包括固定的大質量底座I、導杆2、提升架3、提升機構4、制動裝 置5、定標準質量塊6和安裝盤7，該大質量底座I放在水平的地坪上，導杆2和提升機構4固定在底座上，提升架3上設置導向孔與導杆2配合，制動裝置5與提升架3相連，提升架3上開圓孔，定標準質量塊6和變標準質量塊8通過提升架3上的圓孔與安裝盤7連接，安裝盤7上設置自動對中機構，通過調整變標準質量塊8的數量改變標定試驗的重物質量。標定時，將標準加速度傳感器9固定在定標準質量塊6或變標準質量塊8上，待標定力傳感器10固定在大質量底座I上，並置於定標準質量塊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與試驗重物的質量m相乘，得到的結果(即待標定力傳感器10所承受的動態力)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的動態特性參數，達到力傳感器的動態力標定目的。其中m為定標準質量塊6和變標準質量塊8的質量之和。參閱圖5，本優選實施例在應用時，將待標定力傳感器10固定在大質量底座I上，導杆2由安裝在大質量底座I上的支架12固定，提高導杆2的定位精度，同時，大質量底座I上安裝特殊緩衝器15，在提升架3下降到底部時給提升架3提供緩衝，防止提升架3與標準質量塊6發生二次撞擊，影響標定精度。標定試驗時，由提升機構4將提升架3等提升到設定高度，啟動提升架3內置的制動裝置5，使提升架3、定標準質量塊6、安裝盤7、變標準質量塊8和標準加速度傳感器9可靠停留在該位置，待系統其他部位就緒，釋放制動裝置5，提升架3等在重力作用下，沿導杆2下滑，由於定標準質量塊6下端部超出提升架3下端面，定標準質量塊6與大質量底座I上的待標定力傳感器10碰撞，此時，提升架3繼續下降，在未與定標準質量塊6接觸前由大質量底座I上的緩衝器15緩衝，並由其內置的制動裝置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實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下，所作出各種變換或變型，均屬於本實用新型的範疇。
權利要求1.一種動態力標定結構，其特徵在於，它包括 安放在水平基面上的大質量底座(I )， 固定在所述底座(I)上的豎直導杆(2), 用於驅動提升架(3)沿導杆(2)移動的提升機構(4)， 用於將提升架(3)鎖止於導杆(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，懸設於提升架(3)下方的定標準質量塊(6)； 所述定標準質量塊(6)經提升架(3)上的通孔與安裝盤(7)固定連接，且所述安裝盤(7 )上還設有自動對中機構。
2.根據權利要求I所述的動態力標定結構，其特徵在於，所述提升架(3)上設有與導杆(2)配合的導向孔。
3.根據權利要求I或2所述的動態力標定結構，其特徵在於，所述導杆(2)對稱設置於提升架(3)兩側。
4.根據權利要求I或2所述的動態力標定結構，其特徵在於，所述定標準質量塊(6)穿過提升架(3)中心開設的圓形通孔與安裝盤(7)固定連接。
5.根據權利要求4所述的動態力標定結構，其特徵在於，所述定標準質量塊(6)為帶法蘭的圓柱體，且法蘭端部製成球頭。
6.根據權利要求4所述的動態力標定結構，其特徵在於，所述定標準質量塊(6)整體高度大於提升架(3 )高度，且所述定標準質量塊(6 )上端與安裝盤(7 )固定連接。
7.根據權利要求I所述的動態力標定結構，其特徵在於，所述制動裝置(5)與提升架(3)固定連接。
8.根據權利要求7所述的動態力標定結構，其特徵在於，所述制動裝置(5)置於提升架(3)內部。
9.根據權利要求I所述的動態力標定結構，其特徵在於，所述自動對中結構為設置於安裝盤(7)下端面上的圓形止口、球面或錐面結構，且所述自動對中結構與提升架(3)、安裝盤(7)和定標準質量塊(6)同軸設置。
10.根據權利要求I所述的動態力標定結構，其特徵在於，它還包括可疊加固定在安裝盤(7 )上的變標準質量塊(8 )。
專利摘要本實用新型公開了一種動態力標定結構，它包括安放在水平基面上的大質量底座(1)，固定在所述底座(1)上的豎直導杆(2)，用於驅動提升架(3)沿導杆(2)移動的提升機構(4)，用於將提升架(3)鎖止於導杆(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)，懸設於提升架(3)下方的定標準質量塊(6)；該定標準質量塊(6)經提升架(3)上的通孔與安裝盤(7)固定連接，且該安裝盤(7)上還設有自動對中機構。本實用新型通過對動態力標定裝置的結構進行改良，採用錐面自動對中的性能，解決了傳統安裝方式量程受限、一致性差、精度低的問題，同時，本實用新型結構簡單，操作方便，成本低廉。
文檔編號G01L25/00GK202442841SQ20122003532
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月3日 優先權日2012年2月3日
發明者吳國雄, 徐曼 申請人:蘇州世力源科技有限公司