[发明专利]动态力标定结构

说明书

技术领域

本发明涉及测量与传感技术领域中的一种动态特性标定装置，尤其涉及一种力传感器的动态特性标定装置。

背景技术

动态力标定装置主要用于力传感器的动态性能标定。加速度传感器和力传感器是振动试验中最常用的两种传感器。传感器出厂时，生产厂家应该提供传感器的灵敏度数值及其频率特性参数。加速度传感器的中高频性能很好，其灵敏度一般在10---5000Hz范围内保持不变。目前，对于力传感器，生产厂家通常仅提供其量程范围内的线性度图（静态标定）和灵敏度值，不提供其动态力特性数据。但在振动实验中，力传感器工作于一定的频带范围，因此，使用者必须知道力传感器的动态力特性，厂家提供的静态标定结果无法满足动态测量的需要。由于使用环境的影响、安装不当、过载以及运输和储存不当会造成力传感器特性的改变，力传感器的实际灵敏度与其标称值产生差异。在动态测量中，力传感器的测量误差通常是加速度传感器的数倍，为保证测量精度，对力传感器进行动态标定是很有必要的。目前，在振动信号测试领域，最常见的是加速度传感器的标定系统，力传感器的动态标定系统比较少见。由于加速度的绝对量值可以通过激光测振仪或重力加速度较为精确和方便地测取，而直接获取力的绝对量值则十分困难，所以力传感器的动态性能标定通常是通过测取加速度为基础，再利用牛顿第二定律间接进行的。

现有动态力标定装置通常用激振器作为动力源，将标准质量块通过螺纹固定或线绳悬挂，即对标准质量块直接加以约束，利用激振器对标准质量块施加激振力，获取被标定传感器的动态特性参数。这种动态力标定结构简单，但螺纹固定方式一般限于小量程传感器的动态标定；而线绳悬挂方式由于线绳的摇摆，其一致性极差、重复精度低，并且由于标准质量块受约束，标定的结果精度较低，误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种动态力标定结构，以最小的制造和使用成本使得力传感器动态特性标定更精准、更可靠，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种动态力标定结构，其特征在于，它包括：

安放在水平基面上的大质量底座，

固定在所述底座上的竖直导杆，

用于驱动提升架沿导杆移动的提升机构，

用于将提升架锁止于导杆上的选定位置的制动装置，

固定安装在提升架上的安装盘，

以及，悬设于提升架下方的定标准质量块；

所述定标准质量块经提升架上的通孔与安装盘固定连接，所述变标准质量块可根据需要叠加固定在安装盘上，且所述安装盘上还设有自动对中机构。

作为一种优选方案，所述提升架上设有与导杆配合的导向孔。

进一步的，所述导杆为两根，其对称设置于提升架两侧，当然，也可根据实际需要采用非对称的结构。

优选的，所述定标准质量块穿过提升架中心开设的圆形通孔与安装盘固定连接。

所述定标准质量块可优选采用带法兰的圆柱体，且法兰端部制成球头，但不限于此种形态。

所述定标准质量块整体高度大于提升架高度，且所述定标准质量块上端与安装盘固定连接。

所述制动装置与提升架固定连接，或者，尤为优选的，所述制动装置设于提升架内部。

所述自动对中结构可以为设置于安装盘下端面上的圆形止口、球面或锥面结构，优选为锥面结构，且所述自动对中结构与提升架、安装盘和标准质量块同轴设置。

所述安装盘可制成饼式，也可制成环式，优选的，制成环式。

所述提升机构固定在大质量底座上，可选用多种形式，驱动如电机驱动、气压驱动、液压驱动等，传动形式如链传动、螺纹幅传动等，优选的，选用液压驱动直接传动。

优选的，所述动态力标定结构还包括可叠加固定在安装盘上的变标准质量块，更为优选的，所述变标准质量块可通过螺纹结构固定叠加在安装盘上。

本发明在应用时，首先将大质量底座固定在水平地坪上，待标定力传感器和标准力传感器同时安装在大质量底座上，定标准质量块穿过提升架上的中心圆孔，与安装盘连接，安装盘上的锥面与提升架的中心圆孔边线接触，可以使标准质量块与提升架中心同轴，提升机构将提升架及其上的标准质量块（含定标准质量块和变标准质量块）、安装盘同时提升到设定高度，启动制动装置，提升架等停留在设定高度，待系统就绪后，释放制动装置，提升架等在重力作用下沿导杆滑下，定标准质量块与大质量底座上的待标定力传感器和标准力传感器发生撞击，待标定力传感器和标准力传感器分别将各自测得的信号传输到数据分析系统中，完成一次标定试验。