[发明专利]一种筒型径向力传感器标定装置及其标定方法

权利要求书

1.一种筒型径向力传感器标定装置，包括筒型传感器、轴流风机径向力加载单元、轴流风机转速测量装置和数据回收装置，其特征在于：

筒型传感器包括应力筒(1)、应变电桥(6)和内部测量电路(14)；应力筒(1)固定在平台(5)上，应变电桥(6)包括四个应变片R1、R2、R3和R4，应变片R1和R3粘贴在应力筒(1)0度外壁处的中间位置，应变片R2和R4粘贴在应力筒(1)180度外壁处的中间位置，内部测量电路(14)通过端盖(9)安装在应力筒(1)的内部；

内部测量电路(14)包括AD转换器、单片机、Flash存储器、串口通讯接口、时钟、电桥电源和电池；AD转换器输入端连接应变电桥(6)，输出端连接单片机，单片机将AD转换器采集的数据存储到Flash存储器，通过串口通讯接口连接串口模块，进行数据传递，利用时钟控制采集开启时间，电桥电源连接应变电桥(6)，电池分别连接AD转换器、单片机、Flash、电桥电源和时钟，为AD转换器、单片机、Flash、电桥电源和时钟供电；

轴流风机径向力加载单元包括轴流风机(2)、砝码(3)和法兰盘(4)；轴流风机(2)安装在应力筒(1)上，通过法兰盘(4)固定连接应力筒(1)与轴流风机(2)，轴流风机(2)的扇叶(17)一端上方固定砝码(3)；

轴流风机转速测量装置包括霍尔传感器(18)、固定支架(19)、永磁铁(15)、示波器和电源；永磁铁(15)固定在靠近砝码(3)轴流风机扇叶(17)一端上方；霍尔传感器(18)通过固定支架(19)固定在轴流风机(2)外壳端部；5V电源连接霍尔传感器(18)，信号通过电阻R5与示波器连接，检测轴流风机的转速；

数据回收装置包括串口模块和计算机数据处理软件；串口模块连接内部测量电路(14)单片机的串口通讯接口，通过串口模块将Flash存储器中的数据读取出来，再导入计算机数据处理软件，对数据进行处理；利用切比雪夫带通滤波器对采集数据进行带通滤波，消除机械振动和工频干扰。

2.根据权利要求1所述的一种筒型径向力传感器标定装置，其特征在于：内部测量电路(14)通过导线(12)与应力筒(1)上的应变电桥(6)连接。

3.根据权利要求1所述的一种筒型径向力传感器标定装置，其特征在于：应力筒(1)的底部含有六个相同尺寸的固定孔(16)，通过螺钉(13)将应力筒(1)固定在平台(5)上。

4.根据权利要求1所述的一种筒型径向力传感器标定装置，其特征在于：法兰盘(4)外圈通过四个螺栓(8)与轴流风机(2)螺纹连接，通过垫片(11)支撑，内圈通过螺丝(10)连接法兰盘(4)与应力筒(1)的螺栓孔(7)。

5.一种筒型径向力传感器标定方法，其特征在于：其标定步骤如下：

(1)将筒型径向力传感器标定装置安装好；

(2)开启传感器装置电源开关，单片机开始数据采集；

(3)开启轴流风机(2)电源，传感器装置标定工作开始；

(4)利用转速测量装置测量轴流风机(2)的转速；

(5)关闭轴流风机(2)电源；

(6)由F＝mω²r，其中F代表砝码对轴心的径向力，m代表砝码质量，ω代表砝码旋转的角速度，r代表半径；分别以满量程的1/5递增选择砝码m_{i(i＝1,2...5)}进行测试，重复上述步骤(1)～(5)工作；

(7)利用数据回收装置读取Flash存储器中的数据；

(8)实验数据处理；利用数据回收装置中的计算机数据处理软件，根据轴流风机转速设置带通滤波器的上、下限截止频率；获取与轴流风机转速相同频率的数据；整合安装不同砝码时实验所取得的数据，生成输入、输出特性曲线。