[发明专利]高精度超低频六维力微振动测量系统

权利要求书

1.六维力微振动测量系统，其特征在于，包括箱体(1)、负载盘(2)、四 个竖直压电传感器(3)、六个水平压电传感器(4)、六个侧向定位板(5)、信 号装调装置(9)和数据采集处理系统(10)；

所述箱体(1)由壳体(11)和底座(12)组成，所述壳体(11)为底端开 口的中空结构，壳体(11)的顶面设有第一中心通孔(111)，所述底座(12)固 定在壳体(11)的底端开口上；

所述负载盘(2)由底盘(21)和安装柱(22)组成，所述底盘(21)为正 六边形，底盘(21)上设有与第一中心通孔(111)同轴的第二中心通孔(211)， 所述安装柱(22)为两端开口的柱状结构，安装柱(22)底端开口的边缘与第 一中心通孔(111)的边缘固定连接，安装柱(22)顶端开口贯穿第一中心通孔 (111)伸出箱体(1)外且不与箱体(1)接触；

所述四个竖直压电传感器(3)沿底盘(21)的圆周均布，每个竖直压电传 感器(3)沿Z向设置，一端与壳体(11)内部的顶面接触，另一端与底盘(21) 的顶面边缘接触，壳体(11)、竖直压电传感器(3)和底盘(21)之间过约束 连接，竖直压电传感器(3)用于测量Z向振动力、X向振动力矩和Y向振动力 矩；

所述六个水平压电传感器(4)一端分别与底盘(21)的六个侧面接触，另 一端分别与六个侧向定位板(5)的侧面接触，底盘(21)、水平压电传感器(4) 和侧向定位板(5)之间过约束连接，六个水平压电传感器(4)设置在与Z向 空间垂直的XOY平面内且沿圆周均布，水平压电传感器(4)用于测量X向振 动力、Y向振动力和Z向振动力矩；

所述侧向定位板(5)的顶端固定在壳体(11)内部的顶面上；

所述信号装调装置(9)与四个竖直压电传感器(3)、六个水平压电传感器 (4)均连接，信号装调装置(9)接收四个竖直压电传感器(3)和六个水平压 电传感器(4)的电荷信号并将电荷信号转变为电压信号；

所述数据采集处理系统(10)采集信号装调装置(9)的电压信号，并对电 压信号进行空间六维力解耦，得到三个振动力信号和三个振动力矩信号。

2.根据权利要求1所述的六维力微振动测量系统，其特征在于，所述测量 系统还包括扰动源，所述扰动源固定在安装柱(22)内。

3.根据权利要求1所述的六维力微振动测量系统，其特征在于，所述数据 采集处理系统(10)能够根据三个振动力信号和三个振动力矩信号分析扰动源 的振动特性。

4.根据权利要求1-3任何一项所述的六维力微振动测量系统，其特征在于， 十个压电传感器相同，每个压电传感器由绝缘外壳(7)和两片压电陶瓷(8) 组成，所述绝缘外壳(7)的上下表面设有贯通的中心通孔，所述压电陶瓷(8) 设有与绝缘外壳(7)的通孔同轴的中心通孔，两片压电陶瓷(8)同轴叠放， 置于绝缘外壳(7)内，两片压电陶瓷(8)的非接触面分别与绝缘外壳(7)内 部的上下表面接触。

5.根据权利要求4所述的六维力微振动测量系统，其特征在于，所述壳体 (11)、竖直压电传感器(3)和底盘(21)通过螺栓(6)过约束连接，螺栓(6) 贯穿绝缘外壳(7)和压电陶瓷(8)的中心通孔。

6.根据权利要求5所述的六维力微振动测量系统，其特征在于，所述中心 对称的两个竖直压电传感器(3)对应的两个螺栓(6)等力矩拧紧。

7.根据权利要求4所述的六维力微振动测量系统，其特征在于，所述底盘 (21)、水平压电传感器(4)和侧向定位板(5)通过螺栓(6)过约束连接， 螺栓(6)贯穿绝缘外壳(7)和压电陶瓷(8)的中心通孔。

8.根据权利要求7所述的六维力微振动测量系统，其特征在于，所述中心 对称的两个水平压电传感器(4)对应的两个螺栓(6)等力矩拧紧。

9.根据权利要求1-3任何一项所述的六维力微振动测量系统，其特征在于， 所述壳体(11)的侧面设有窗口(112)。