[发明专利]一种宽量程脉冲力校准装置

摘要

本发明涉及一种宽量程脉冲力校准装置，属于计量技术领域，本发明使用双锤组合结构的落体式脉冲力发生器与带惯性力误差修正的标准脉冲力测量系统，采用参考传感器与被校传感器面对面安装以及系统偏差惯性力修正实现高精度比较法校准，惯性力修正值通过高精度加速度与有效惯性质量得到；通过只改变锤体材料而不改变大小来改变大锤体质量来适用于同一个锤体扶正机构，并实现宽范围的大量值脉冲力；采用大锤体上安装面对面传感器结构与小锤体，通过小锤体的惯性力实现小量值脉冲力。对比现有技术，本发明装置量程范围宽、操作简单、准确度高，可在一套装置上实现从50N到200kN的全量程校准。

主权项

一种宽量程脉冲力校准装置，其特征在于，包括装置基座(1)、导轨(2)、缓冲机构(3)、落锤提升与释放机构(4)、锤体扶正机构(5)、大锤体(6)套组与缓冲垫层(7)套组、大量程参考动态力传感器(8)与砧座(9)、小量程参考动态力传感器(11)与安装砧座(12)、小锤体(14)套组、高精度标准加速度计(15)；装置基座(1)用于向安装于其上的部件提供安装位置及平稳支撑；导轨(2)下端固定安装于装置基座(1)上，上端穿过锤体扶正机构(5)上的导轨孔，用于保证锤体扶正机构(5)在下落过程中不偏离竖直方向；缓冲机构(3)安装于装置基座(1)上，位于导轨(2)的内侧，用于防止与大锤体(6)分离后的锤体扶正机构(5)继续下落；落锤提升与释放机构(4)用于克服重力将锤体扶正机构(5)及大锤体(6)提升并保持在一定高度；锤体扶正机构(5)用于处于一定高度的时候在水平与竖直方向上固位大锤体(6)；大锤体(6)安装于锤体扶正机构(5)上，用于通过自由下落提供脉冲力，以及为安装砧座(12)和高精度标准加速度计(15)提供安装位置及支撑；缓冲垫层(7)用于与大锤体(6)相配合，安装于其下端，在其发生碰撞时提供缓冲力，避免其受损；砧座(9)安装于装置基座(1)上，用于为大量程参考动态力传感器(8)提供支撑；大量程参考动态力传感器(8)用于为校准大力值传感器提供标准值；高精度标准加速度计(15)安装于装置基座(1)或大锤体(6)上，用于为锤体的加速度测量提供标准值；安装砧座(12)安装于大锤体(6)上，用于为小量程参考动态力传感器(11)提供安装位置及支撑；小量程参考动态力传感器(11)用于为校准小力值传感器提供标准值；小锤体(14)在所述装置使用时安装于被校小量程力传感器上，用于通过自由下落提供小力值脉冲力；大锤体(6)套组由N个不同材料相同结构尺寸的大锤体(6)组成，N为大于或等于1的整数，用于在所述装置使用时通过选用不同的大锤体(6)提供不同大小的大幅值脉冲力；缓冲垫层(7)套组由M个厚度不同的缓冲垫层(7)组成，M为大于或等于1的整数，用于在所述装置使用时通过选用不同厚度的缓冲垫层(7)提供不同脉宽的脉冲力；小锤体(14)套组由K个不同质量的小锤体(14)组成，K为大于或等于1的整数，用于在所述装置使用时通过选用不同的小锤体(14)提供不同大小的小幅值脉冲力；所述大量程参考动态力传感器(8)在所述装置使用时通过砧座(9)安装在装置基座(1)上，敏感面朝上，被校大量程力传感器(10)敏感面朝下与大量程参考动态力传感器(8)面对面固定安装；所述小量程参考动态力传感器(11)在所述装置使用时通过安装砧座(12)安装到大锤体(6)上端面中间，敏感面朝上，被校小量程力传感器(13)敏感面朝下与小量程参考动态力传感器(11)面对面固定安装，小锤体(14)固定安装在被校小量程力传感器安装面上；在使用所述装置进行大量程力传感器校准时，高精度标准加速度计(15)安装在装置基座(1)上，而在进行小量程力传感器校准时，高精度标准加速度计(15)安装在大锤体(6)上端面；工作过程：落锤提升与释放机构(4)沿导轨(2)提升锤体扶正机构(5)和大锤体(6)，根据需要抱住或释放，提升的高度可通过光栅线位移测量系统进行测量；锤体扶正机构(5)连同大锤体(6)被释放时，扶正机构(5)沿所述导轨(2)与所述大锤体(6)一同自由下落，自由下落的大锤体(6)通过缓冲垫层(7)与被校大量程力传感器(10)发生碰撞，此时扶正机构(5)与大锤体(6)脱离并继续下落，锤体撞击过程中产生类似半正弦加速度，并施加脉冲力于被校大量程力传感器(10)受力面上；所述大量程参考动态力传感器(8)力值输出减去惯性力误差修正值后作为被校大量程力传感器(10)的脉冲力输入，惯性力误差修正值为有效惯性质量乘以高精度加速度计(15)测量到的加速度，有效惯性质量为大量程参考动态力传感器(8)有效惯性质量、安装夹件质量与被校大量程力传感器(10)有效惯性质量之和；所述小量程参考动态力传感器(11)力值输出减去惯性力误差修正值后作为被校小量程力传感器(13)的脉冲力输入，惯性力误差修正值为有效惯性质量乘以高精度加速度计(15)测量到的加速度，有效惯性质量为小量程参考动态力传感器(11)有效惯性质量、安装夹件质量与被校小量程力传感器(13)有效惯性质量之和。