[发明专利]一种周期力加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种周期力加载装置，属于计量测试与产品性能试验技术领域。

背景技术

在产品的标准化生产与检验过程中，产品的抗载荷性能测试，特别是传感器产品的动态校准试验都是非常重要的工作，其中，对传感器或某些被检产品施加动态力载荷是一个必要环节。在动态力载荷施加环节中，不同产品对动态力幅值与频率都有不同的要求，而且一些传感器类产品对力值的稳定性与准确度有着很高的要求。动态力载荷的施加大致可以分为“框架”与“惯性质量”两种形式，“框架”形式的典型代表是各种疲劳试验机；而“惯性质量”形式的典型代表则是在振动台上串联被检对象与惯性质量。“框架”形式的加载简单直接，但一般都是通过串联力传感器给出力值，往往受到力传感器精度的限制，不能满足高精度加载要求；而“惯性质量”形式的加载力值可以通过牛顿第二定律直接溯源到质量称量与加速度的激光测量，精度更高。“惯性质量”形式在要求高精度加载的情况下广泛使用，但是，如果惯性质量不够大，振动台的推力将只有少部分用于为被检对象施加力载荷，而大部分推力被振动台动圈分走(通常情况，动圈与惯性质量的加速度大小基本相同)；而如果惯性质量超过动圈质量，会使振动台系统的固有频率降低，缩小加载装置使用的频率范围，另外，惯性质量过大也会使其内部加速度分布不均匀的影响非常显著(特别是在较高频率段)，难以保证获得高精度的力载荷。因此，现有的周期力惯性质量加载装置难以充分利用振动台的推力性能，获得幅值更大、频率更高的动态力。

而本发明主要针对振动台惯性质量加载装置的以上问题，提出解决方案，可以充分挖掘和利用振动台的负载能力，在保证周期力加载精度即保证较小的不确定度的同时，还有效拓展了周期力加载与校准装置使用的力值范围及频率范围。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种周期力加载装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种周期力加载装置，该装置包括质量块1、弹性连接件、被检产品5、振动台6和支架7；其中，质量块1带有一个凸块，该凸块带有外螺纹，弹性连接件包括质量块固定端2、工作段3、加载固定端4；振动台6固定在支架7的两臂上，在振动台6的上表面放置被检产品5，振动台6与被检产品5固定连接，被检产品5的上面为弹性连接件；弹性连接件上面为质量块1；弹性连接件的外形为一个“工”字形，弹性连接件的顶端为质量块固定端2，质量块固定端2的中间有一个通孔，该通孔带有内螺纹，质量块1与质量块固定端2通过螺纹固定连接在一起；弹性连接件的中间为工作段3，工作段3为空心柱体；弹性连接件的底端为加载固定端4，加载固定端4的中间有一通孔，该通孔带有内螺纹，加载固定端4与被检产品通过螺纹固定连接在一起；

上述的质量块1和弹性连接件组成的弹性系统的固有频率f0与质量块1和弹性连接件之间的关系如下：

f0=12πEAML]]>

式中，E为弹性连接件的杨氏模量，A为工作段3的横截面积，M为质量块1的质量，L为工作段3的长度。

上述质量块1的质量一般应小于振动台6的动圈质量的5％；质量块1的材料为不锈钢或碳化硅；

上述弹性连接件为硬铝或镁合金材料。

该种周期力加载装置的性能扩展结构组件由一系列的弹性连接件与质量块组成，其中工作段3是弹性连接件设计的核心，主要通过它的弹性变形为加载装置的性能扩展提供条件。工作状态中，将质量块通过弹性连接件234固定在被加载对象(如待检验产品、力传感器等)之上，而被加载对象另一端与振动台连接。在振动台作用下，质量块1的动态惯性力载荷就会通过连接件3施加于被加载对象，不同的弹性连接件3会针对不同频率对使质量块获得数倍于振动台动圈的加速度，从而使振动台的推力更多的用于为质量块提供动态力，达到提高振动台推力有效输出的目的。