[实用新型]对力传感器做动态标定的装置

说明书

本实用新型属于传感器测试领域，涉及对力传感器动态标定装置的改进。

对力传感器做动态标定是十分重要的。标定时需要用一个负阶跃力作用于传感器。现有的方法中采用落锤或振动台或激波管产生负阶跃力，它们有各自的缺点。落锤产生的力的频率范围窄。振动台无法带动质量大的传感器。激波管对频率在5KHz以下的传感器、质量大的传感器以及形状不规则的传感器都不适用。中国兵工学会测试技术学会出版的“测试学报”增刊1994年第8卷第2期有一篇文章《力传感器的动态重复性、线性度与性能改进的研究》(以下简称“研究”)，其中P53-54页公开了一种产生负阶跃力的方法和装置。该方法是将脆性材料片夹在被标定传感器和加载装置之间，当脆性材料片承受不了载荷断裂后，力传感器就得到一个负阶跃力。通过改变脆性材料片的几何尺寸来改变阶跃力值。该文并未指明所用的是何种材料以及可以得到的最小力值。文中采用的加载方式是向脆性材料片施加抗弯力，即向托着脆性材料片的两个支点之间加载。该种标定装置所标定的传感器的频率范围窄，不能满足各种传感器的需要。

本实用新型的目的是：提供一种频率范围宽、力值可大可小、适用于各种传感器的动态标定装置。

本实用新型的技术方案是：一种力传感器动态标定装置，包括机架、固定在机架一端的液压缸3、由液压缸推动的压头6、被标定的力传感器11固定在机架的另一端，其特征在于，机架由底座13、垂直于底座的两个立柱1和与立柱连接并可沿立柱上下调整的横梁2组成；在底座上有一个安放被标定力传感器的法兰盘12，在被标定的传感器与压头6之间有竖直安放的细长杆状的试件7；在每个立柱1上与试件7相对应的位置有定位试件的托架8，两个托架托着一个试件定位框9，试件7穿过试件定位框上的定位孔后上端与压头相接，下端与传感器相接。本实用新型是申请人为发明专利申请《对力传感器做动态标定的方法》中所公开的方法配套使用的装置，因此使用本实用新型标定力传感器的动态特性时，需要使用上述专利方法。试件7的材料的选择标准是取值高的材料，特别是陶瓷材料。陶瓷的抗压能力很强，所以能产生和传递较大力值的负阶跃；陶瓷的抗弯能力很弱，所以又能产生和传递较小力值的负阶跃，它是制作试件的良好材料。与现有技术相比，本实用新型的主要特点是将试件采取竖直安放的方式，从其两端沿其长度方向加载。采用立置试件的方式时，要将试件做成长细杆状，长细比为5∶1～20∶1。在这种加载方式中，试件受到沿其长度方向的压力，达到一定数值时，试件发生弯曲、断裂。改变试件的几何尺寸或者截面形状，可以得到不同的负阶跃力值。经常使用的试件截面为方形或矩形。也可以是圆形、环形多边形。使用本实用新型的装置，也可以采取横置加载的方式，这时与现有技术的方式相同。

本实用新型的优点是，它所产生的负阶跃力值的大小可以在大幅度内调节，可适应各种传感器的要求，其标定的频率范围宽，可达100KHz以上，而且适用于各种不同形状，不同重量的力传感器的标定。

附图说明。图1是本实用新型结构图。图2是试件定位框的主视图。图3是试件定位框的俯视图。图4是5KN压电式力传感器动态标定输出曲线。图5是10KN应变式力传感器动态标定输出曲线。图6是30KN应变式力传感器动态标定输出曲线。图7是5KN压电式力传感器经标定后得到的频率特性。下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1中由液压工作站提供油缸所需的液压动力。被标定的力传感器的输出信号由瞬态记录仪及计算机系统进行记录和分析。图1中被标定的传感器置下部，也可以置上部，此时，油缸置下部。为了保持试件7的垂直度，由一个试件定位框9将试件定位，再由两个托架把试件定位框托平，即可保证试件的垂直度满足要求。试件定位框可以有不同的结构。图2、3给出一种实施例，采用一个矩形框架，其中心有贯通的定位孔15，框架上边有凸出的边缘14，可以吊挂在托架8上。为了在标定时防止试件的碎片飞溅，还可以增加防护装置。例如在被标定的传感器11与试件7之间垫有垫片10，压头6与液压缸3之间有隔板5，在机架外部套上防护箱4。这些装置保护传感器、油缸不被试验中的碎片损伤，也保护操作人员的安全。使用本实用新型对不同的力传感器所做的动态标定的结果示于图4至图7。可以看出本实用新型具有良好的使用效果。