[发明专利]双力矩线圈互易消差力矩校准方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于力学计量技术领域，其应用于杠杆式力矩测量/校准仪器，具体涉及一种双力矩线圈互易消差力矩校准方法及装置。

背景技术

进行力矩校准时，在机械杠杆上引入电磁力，并采用该电磁力作为系统所受不平衡力矩的补偿力矩，由于可以调整杠杆系统至随遇平衡状态，故可大大提高杠杆系统的灵敏度，又由于引进了电磁补偿力矩，故杠杆系统的稳定性也满足要求。

所研究的力矩校准装置，校准范围为1mgcm～50gcm，其测量系统的上下限之比达到50000：1，其最大的技术挑战是在全范围内保持线性度，力矩校准的线性度定义为多点校准结果的最小二乘法拟合曲线与相应理论值之差的最大值与满量程理论值之比。

发明内容

本发明提供一种双力矩线圈互易消差力矩校准方法及装置，其通过一种全新的具有互异消差特性的力学模型，消除电磁补偿力矩线圈在不同空间方位内所受到的磁感应强度的作用的差别，达到提高测量系统线性的目的。

实现本发明目的的技术方案：一种双力矩线圈互易消差力矩校准方法，其在杠杆系统中，杠杆为等臂杠杆，杠杆支点上方为杠杆横梁，杠杆横梁两端分别连接结构相同的力矩器，即力矩器一和力矩器二；

所述的力矩器包括筒形的导磁体二，在导磁体二内部中心处设置柱状的永磁体，在永磁体上方固定导磁体一；导磁体二与永磁体、导磁体一之间设置通电线圈绝缘支撑架，通电线圈缠绕在通电线圈绝缘支撑架底端；通电线圈绝缘支撑架固定在杠杆横梁一端，可沿永磁体、导磁体一上下移动；通电线圈连接延伸出的通电线圈导线；

电磁力矩工作时，其受力按公式计算：

f＝B×I×L(1)

式中：

f——通电线圈在磁场中的受力，N；

B——磁感应强度，T；

I——通电线圈中的电流，A；

L——通电线圈长度，m；

在力矩测试过程中，应定B、L为常量，则I与f成正比，通过测量I得到f；为消除B在测量过程中的微小变化，采用了上述带有2个力矩器的杠杆系统；

在杠杆系统工作过程中，在受到不平衡力矩后，杠杆横梁发生偏转，此时，在力矩器一和力矩器二内，通电线圈绝缘支撑架带动通电线圈沿导磁体一上下移动；通电线圈的位置发生改变；

设定杠杆横梁发生偏转前，力矩器一内的通电线圈绝缘支撑架顶端与力矩器一顶端的距离为L1，而力矩器二内的通电线圈绝缘支撑架顶端与力矩器二顶端的距离也为L1；

当杠杆横梁发生偏转后，力矩器一内的通电线圈绝缘支撑架顶端与力矩器一顶端的距离为L2，力矩器二内的通电线圈绝缘支撑架顶端与力矩器二顶端的距离为L3；

其中，当L2比L1变小时，则L3比L1必然变大，即当力矩器一内的通电线圈所处位置的B变小时，则力矩器二内通电线圈所处位置的B变大，这样可消除通电线圈在力矩器中由于B随位置发生变化而引起的f与I之间线性下降的情况。

如上所述的一种双力矩线圈互易消差力矩校准方法，其所述的通电线圈为铜电线圈。

如上所述的一种双力矩线圈互易消差力矩校准方法，其所述的力矩器一和力矩器二放置在同一水平面上。

本发明所述的一种双力矩线圈互易消差力矩校准装置，其在杠杆系统中，杠杆为等臂杠杆，杠杆支点上方为杠杆横梁，杠杆横梁两端分别连接结构相同的力矩器，即力矩器一和力矩器二；所述的力矩器包括筒形的导磁体二，在导磁体二内部中心处设置柱状的永磁体，在永磁体上方固定导磁体一；导磁体二与永磁体、导磁体一之间设置通电线圈绝缘支撑架，通电线圈缠绕在通电线圈绝缘支撑架底端；通电线圈绝缘支撑架固定在杠杆横梁一端，可沿永磁体、导磁体一上下移动；通电线圈连接延伸出的通电线圈导线。

如上所述的一种双力矩线圈互易消差力矩校准装置，其所述的通电线圈为铜电线圈。

如上所述的一种双力矩线圈互易消差力矩校准装置，其所述的力矩器一和力矩器二放置在同一水平面上。

本发明的效果在于：本发明针对现有结构存在的问题，以消除电磁补偿力矩线圈在不同空间方位内所受到的磁感应强度的作用的差别为目的。本发明所述的双力矩线圈互易消差力矩校准方法及装置，其采用双力矩线圈互易消差前后，系统的线性发生显著变化，采用最小二乘法拟合的线性结果与其理论值之差分别为3×10^-6Nm与4×10^-7Nm。

附图说明

图1为本发明所述的一种双力矩线圈互易消差力矩校准装置示意图。

图2为力矩器一(力矩器二)结构示意图；