[发明专利]一种基于稳态正弦激振力的多维力传感器动态实验装置

摘要

一种基于稳态正弦激振力的多维力传感器动态实验的装置，包括T型台架和L型台架，待测力传感器固定在基座的水平板端面上用T型台架加载时，实现激振力或激振力矩的加载，待测力传感器固定在基座竖直板端面上用L型台架加载时，L型台架作为待测力传感器与T型台架的转接件，用于改变待测力传感器的受力方向和实现不同组合方式加载。旋转在电动机某一转速下，通过调整调节块在偏心激振块的变径滑槽中的位置，获得不同幅值的正弦激振力，实现幅频特性测试。偏心激振块旋转过程中，永磁钢块周期性激发霍尔传感器输出脉冲信号，利用脉冲信号触发时刻确定离心力在某个受力方向分力幅值的最大值时刻，还原已知的正弦激振力信号，实现相频特性测试。

主权项

一种基于稳态正弦激振力的多维力传感器动态实验装置，该装置结构包括待测力传感器(1)、霍尔传感器(2)、永磁钢块(3)、调节块(4)、偏心激振块(5)、电动机输出轴(6)、台架(8)、旋转电动机(10)、基座(11)，其特征在于：所述偏心激振块(5)加工有偏心激振块的回转中心孔(5A)，偏心激振块(5)相对于偏心激振块的回转中心孔(5A)与偏心激振块(5)质心的连线呈对称加工而成，所述偏心激振块(5)还加工有贯通的偏心激振块的变径滑槽(5B)，偏心激振块的变径滑槽(5B)用于锁紧调节块(4)，调节块(4)在偏心激振块的变径滑槽(5B)内能够任意调节位置并由螺钉固定，用于改变偏心激振块(5)的质心位置，在相同转速情况下改变离心力大小，实现幅频特性测试；所述偏心激振块(5)的下方圆弧形轮廓中心处嵌有永磁钢块(3)，所述永磁钢块(3)嵌入到偏心激振块(5)的质心下方圆弧中心边缘处的凹槽内，调整偏心激振块的回转中心孔(5A)、偏心激振块的质心、永磁钢块(3)三者共线，将永磁钢块(3)和偏心激振块(5)采用强力粘接固定；所述台架(8)包括T型台架(8A)和L型台架(8B)，T型台架(8A)上加工有T型台架竖直板方向定位孔(8A1)和T型台架水平板方向定位孔(8A2)，L型台架(8B)上加工有L型台架竖直板方向定位孔(8B1)和L型台架水平板方向定位孔(8B2)；所述待测力传感器(1)固定在基座(11)的水平板端面上用T型台架(8A)加载时，测力传感器(1)通过固支端(13)由螺栓或压板与基座(11)水平板固定，T型台架(8A)上方的旋转电动机(10)通过法兰盘与T型台架(8A)竖直板由螺栓固定，旋转电动机(10)与T型台架(8A)竖直板之间置有隔热衬垫(9)，隔热衬垫(9)用于阻隔旋转电动机(10)与待测力传感器(1)之间热量传递，减小温度效应对待测力传感器(1)动态测试精度的影响，T型台架(8A)上方的旋转电动机输出轴(6)与T型台架(8A)的竖直板垂直，并穿过T型台架竖直板方向定位孔8A1，旋转电动机输出轴(6)通过端部加工有平键槽或矩形键槽与偏心激振块的回转中心孔(5A)配合，由锁紧螺钉(7)固定或键块紧固在一起，保证偏心激振块(5)与旋转电动机输出轴(6)同步旋转以输出幅值和频率稳定的激振力，旋转电动机输出轴(6)下面依次固定置有偏心激振块(5)、调节块(4)、永磁钢块(3)和霍尔传感器(2)；所述霍尔传感器(2)固定在T型台架(8A)的水平板上端面，位于旋转电动机输出轴 (6)的轴线且在T型台架水平板上端面的投影线上，调整偏心激振块(5)与旋转电动机输出轴(6)的相对位置，使霍尔传感器(2)、永磁钢块(3)及偏心激振块的回转中心孔(5A)三者共线，且位于同一个基准面内，该基准面过旋转电动机输出轴(6)的轴线且垂直于T型台架(8A)的水平板端面，在此状态下将偏心激振块(5)与旋转电动机输出轴(6)固定，用于使电动机输出轴(6)带动偏心激振块(5)旋转，永磁钢块(3)周期性激发霍尔传感器(2)输出脉冲信号，测量旋转电动机(10)的转速，获得激振力Fz，或激振力矩My，或激振力矩Mx组合加载，实现相频特性测试；所述待测力传感器(1)固定在基座(11)竖直板端面上用L型台架(8B)加载时，L型台架(8B)作为待测力传感器(1)与T型台架(8A)的转接件，用于改变待测力传感器(1)的受力方向，待测力传感器(1)Z轴与基座(11)的竖直板端面垂直放置，通过固支端(13)由螺栓或压板固定在基座(11)的竖直板端面上，通过基座(11)竖直板端面上加工呈圆形分布的六个基座竖直板方向定位孔(11A)，待测力传感器(1)绕Z轴实现90度、180度、270度的旋转定位；通过基座竖直板方向定位孔(11A)调整待测力传感器(1)的X轴或Y轴与基座(11)的水平板端面垂直，L型台架(8B)竖直板端面由螺钉固定在待测力传感器(1)的适配端(12)上，L型台架(8B)的竖直板端面上加工有与待测力传感器(1)的适配端(12)相配合的L型台架竖直板方向定位孔(8B1)，用于调整L型台架竖直板方向定位孔(8B1)和适配端(12)的安装方位，保证L型台架(8B)水平板端面与基座(11)水平板端面平行并通过适配端(12)与待测力传感器(1)固定；通过L型台架水平板方向定位孔(8B2)和T型台架水平板方向定位孔(8A2)，调整T型台架(8A)的水平板与L型台架(8B)的水平板的方位，使旋转电动机输出轴(6)的轴线位于待测力传感器(1)的Z‑X面或Z‑Y面内，并与基座(11)水平面平行，调整偏心激振块(5)的质心位于待测力传感器(1)的X‑Y面内，调整偏心激振块的回转中心孔(5A)位于X轴或Y轴的工况下，获得待测力传感器(1)受激振力Fx或激振力Fy的独立加载；通过L型台架水平板方向定位孔(8B2)和T型台架水平板方向定位孔(8A2)，调整T型台架(8A)沿待测力传感器(1)Y轴或X轴移动某一距离的工况下，获得待测力传感器(1)受激振力Fx和激振力矩Mz，或激振力Fy和激振力矩Mz的组合加载。