[发明专利]一种正弦扭矩校准装置及方法

权利要求书

1.一种正弦扭矩校准装置，其特征在于：包括电磁动态激励源、激励源安装座、激励源安装地基、第一联轴器、被校扭矩传感器、第二联轴器、第二光栅、气浮轴系外套、标准转动惯量块、第一光栅、气浮轴系安装座、气浮轴系安装地基；

所述电磁动态激励源固定在所述激励源安装座上，所述激励源安装座固定在所述激励源安装地基上，所述电磁动态激励源经由所述第一联轴器与所述被校扭矩传感器连接，所述被校扭矩传感器经由所述第二联轴器与所述标准转动惯量块的一端连接，所述第二光栅设置于所述第二联轴器的中间部分并且位于所述第二联轴器与所述被校扭矩传感器之间，用于测量所述第二联轴器和所述被校扭矩传感器的角加速度，所述第一光栅设置于所述标准转动惯量块的另一端，用于测量所述标准转动惯量块的顶部角加速度；

所述标准转动惯量块为不锈钢圆柱体，所述气浮轴系外套为圆筒形结构，所述标准转动惯量块从所述气浮轴系外套内穿过，在所述气浮轴系外套内悬浮，所述标准转动惯量块与所述气浮轴系外套构成气浮轴系，所述标准转动惯量块是所述气浮轴系的运动部分，所述气浮轴系外套固定在所述气浮轴系安装座上，所述气浮轴系安装座固定在所述气浮轴系安装地基上。

2.如权利要求1所述的正弦扭矩校准装置，其特征在于，所述气浮轴系外套的内部开设有多个朝向内侧的通气孔，所述通气孔内接通有规定压力的气体，使得所述标准转动惯量块在所述气浮轴系外套内悬浮，与所述气浮轴系外套不接触。

3.一种正弦扭矩校准方法，其特征在于，利用权利要求1或2所述的正弦扭矩校准装置进行正弦扭矩校准，包括：

步骤S1：所述电磁动态激励源驱动由所述第二联轴器、所述第二光栅、所述第一光栅、所述标准转动惯量块构成的转动惯量载荷产生正弦扭矩，测量所述被校扭矩传感器输出的电信号；

步骤S2：利用所述第二光栅测量所述第二联轴器和所述被校扭矩传感器的角加速度，利用所述第一光栅测量所述标准转动惯量块的顶部角加速度，如下计算施加在所述被校扭矩传感器上的动态扭矩量值：

其中，t表示时刻；

表示t时刻施加于被校扭矩传感器的正弦扭矩量值；

表示第二联轴器与第二光栅的转动惯量；

表示标准转动惯量块与第一光栅的转动惯量；

表示被校扭矩传感器的等效转动惯量；

表示t时刻第二联轴器的角加速度；

表示t时刻标准转动惯量块上的等效角加速度；

步骤S3：通过比较步骤S2中计算的动态扭矩量值与步骤S1中测量的所述被校扭矩传感器输出的电信号，得到所述被校扭矩传感器的动态特性。

4.如权利要求3所述的正弦扭矩校准方法，其特征在于，如下计算所述标准转动惯量块上的等效角加速度：

其中：表示标准转动惯量块的顶部角加速度；

表示标准转动惯量块的角振动频率;

表示标准转动惯量块的密度;

表示标准转动惯量块的剪切弹性模量;

表示标准转动惯量块的长度。

5.如权利要求3或4所述的正弦扭矩校准方法，其特征在于，所述第二联轴器与第二光栅的转动惯量以及所述转动惯量标准块与第一光栅的转动惯量通过转动惯量测量装置测量得到。

6.如权利要求3或4所述的正弦扭矩校准方法，其特征在于，如下计算被校扭矩传感器的灵敏度：

其中：表示t时刻所述被校扭矩传感器的输出电压，从步骤S1中测量的所述被校扭矩传感器输出的电信号获得。

7.如权利要求6所述的正弦扭矩校准方法，其特征在于，如下计算所述被校扭矩传感器的等效转动惯量：

使用已知量值的第一个转动惯量标准块，获得被校扭矩传感器的第一个输出电压和第一个等效角加速度以及第一个第二联轴器的角加速度；

将第一个转动惯量标准块更换成量值不同的第二个转动惯量标准块，获得被校扭矩传感器的第二个输出电压和第二个等效角加速度以及第二个第二联轴器的角加速度；

通过下式计算被校扭矩传感器的等效转动惯量：

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