專利名稱：動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量與傳感技術(shù)領(lǐng)域中的一種動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定裝置，尤其涉及一種力傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置主要用于力傳感器的動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定。加速度傳感器和力傳感器是振動(dòng)試驗(yàn)中最常用的兩種傳感器。傳感器出廠時(shí)，生產(chǎn)廠家應(yīng)該提供傳感器的靈敏度數(shù)值及其頻率特性參數(shù)。加速度傳感器的中高頻性能很好，其靈敏度一般在10--5000HZ范圍內(nèi)保持不變。目前，對(duì)于力傳感器，生產(chǎn)廠家通常僅提供其量程范圍內(nèi)的線性度圖(靜態(tài)標(biāo)定)和靈敏度值，不提供其動(dòng)態(tài)力特性數(shù)據(jù)。但在振動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，力傳感器工作于一定的頻帶范圍，因此，使用者必須知道力傳感器的動(dòng)態(tài)力特性，廠家提供的靜態(tài)標(biāo)定結(jié)果無法滿足動(dòng)態(tài)測(cè)量的需要。由于使用環(huán)境的影響、安裝不當(dāng)、過載以及運(yùn)輸和儲(chǔ)存不當(dāng)會(huì)造成力傳感器特性的改變，力傳感器的實(shí)際靈敏度與其標(biāo)稱值產(chǎn)生差異。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，力傳感器的測(cè)量誤差通常是加速度傳感器的數(shù)倍，為保證測(cè)量精度，對(duì)力傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定是很有必要的。目前，在振動(dòng)信號(hào)測(cè)試領(lǐng)域，最常見的是加速度傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)，力傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)比較少見。由于加速度的絕對(duì)量值可以通過激光測(cè)振儀或重力加速度較為精確和方便地測(cè)取，而直接獲取力的絕對(duì)量值則十分困難，所以力傳感器的動(dòng)態(tài)性能標(biāo)定通常是通過測(cè)取加速度為基礎(chǔ)，再利用牛頓第二定律間接進(jìn)行的。
現(xiàn)有動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置通常用激振器作為動(dòng)力源，將標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊通過螺紋固定或線繩懸掛，即對(duì)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊直接加以約束，利用激振器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊施加激振力，獲取被標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)。這種動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但螺紋固定方式一般限于小量程傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定；而線繩懸掛方式由于線繩的搖擺，其一致性極差、重復(fù)精度低，并且由于標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊受約束，標(biāo)定的結(jié)果精度較低，誤差較大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，以最小的制造和使用成本使得力傳感器動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定更精準(zhǔn)、更可靠，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案 一種動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，它包括安放在水平基面上的大質(zhì)量底座，固定在所述底座上的豎直導(dǎo)桿，用于驅(qū)動(dòng)提升架沿導(dǎo)桿移動(dòng)的提升機(jī)構(gòu)，用于將提升架鎖止于導(dǎo)桿上的選定位置的制動(dòng)裝置，固定安裝在提升架上的安裝盤，以及，懸設(shè)于提升架下方的定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊；所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊經(jīng)提升架上的通孔與安裝盤固定連接，所述變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊可根據(jù)需要疊加固定在安裝盤上，且所述安裝盤上還設(shè)有自動(dòng)對(duì)中機(jī)構(gòu)。作為一種優(yōu)選方案，所述提升架上設(shè)有與導(dǎo)桿配合的導(dǎo)向孔。進(jìn)一步的，所述導(dǎo)桿為兩根，其對(duì)稱設(shè)置于提升架兩側(cè)，當(dāng)然，也可根據(jù)實(shí)際需要采用非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊穿過提升架中心開設(shè)的圓形通孔與安裝盤固定連接。所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊可優(yōu)選采用帶法蘭的圓柱體，且法蘭端部制成球頭，但不限于此種形態(tài)。所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊整體高度大于提升架高度，且所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊上端與安裝盤固定連接。所述制動(dòng)裝置與提升架固定連接，或者，尤為優(yōu)選的，所述制動(dòng)裝置設(shè)于提升架內(nèi)部。所述自動(dòng)對(duì)中結(jié)構(gòu)可以為設(shè)置于安裝盤下端面上的圓形止口、球面或錐面結(jié)構(gòu)， 優(yōu)選為錐面結(jié)構(gòu)，且所述自動(dòng)對(duì)中結(jié)構(gòu)與提升架、安裝盤和標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊同軸設(shè)置。所述安裝盤可制成餅式，也可制成環(huán)式，優(yōu)選的，制成環(huán)式。所述提升機(jī)構(gòu)固定在大質(zhì)量底座上，可選用多種形式，驅(qū)動(dòng)如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)等，傳動(dòng)形式如鏈傳動(dòng)、螺紋幅傳動(dòng)等，優(yōu)選的，選用液壓驅(qū)動(dòng)直接傳動(dòng)。優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)還包括可疊加固定在安裝盤上的變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊，更為優(yōu)選的，所述變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊可通過螺紋結(jié)構(gòu)固定疊加在安裝盤上。本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)，首先將大質(zhì)量底座固定在水平地坪上，待標(biāo)定力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)力傳感器同時(shí)安裝在大質(zhì)量底座上，定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊穿過提升架上的中心圓孔，與安裝盤連接，安裝盤上的錐面與提升架的中心圓孔邊線接觸，可以使標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊與提升架中心同軸， 提升機(jī)構(gòu)將提升架及其上的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(含定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊和變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊)、安裝盤同時(shí)提升到設(shè)定高度，啟動(dòng)制動(dòng)裝置，提升架等停留在設(shè)定高度，待系統(tǒng)就緒后，釋放制動(dòng)裝置，提升架等在重力作用下沿導(dǎo)桿滑下，定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊與大質(zhì)量底座上的待標(biāo)定力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)力傳感器發(fā)生撞擊，待標(biāo)定力傳感器和標(biāo)準(zhǔn)力傳感器分別將各自測(cè)得的信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，完成一次標(biāo)定試驗(yàn)。當(dāng)然，作為另一種實(shí)施方案，也可以用標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)器，安裝在標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊上，標(biāo)定試驗(yàn)時(shí)只需記錄標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器獲取的加速度相乘，即F=ma，結(jié)果作為待標(biāo)定力傳感器的標(biāo)定參數(shù)即可。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過對(duì)動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，采用錐面自動(dòng)對(duì)中的性能，解決了傳統(tǒng)安裝方式量程受限、一致性差、精度低的問題，同時(shí)，藉此設(shè)計(jì)形成的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置量程廣，重復(fù)性好，精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用無懸掛安裝方式的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用懸掛安裝方式的一種動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用懸掛安裝方式的另一動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置的應(yīng)用狀態(tài)示意圖；以上各圖中所示組件及其附圖標(biāo)記分別為1、大質(zhì)量底座；2、導(dǎo)桿；3、提升架；4、提升機(jī)構(gòu)；5、制動(dòng)裝置；6、定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊；7、安裝盤；8、變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊；9、標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器； 10、待標(biāo)定力傳感器；11、撞擊塊；12、支架；13、激振器；14、細(xì)線繩；15、緩沖器。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及一優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。參閱圖4，本優(yōu)選實(shí)施例中的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)包括固定的大質(zhì)量底座1、導(dǎo)桿2、提升架3、提升機(jī)構(gòu)4、制動(dòng)裝置5、定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6和安裝盤7，該大質(zhì)量底座1放在水平的地坪上，導(dǎo)桿2和提升機(jī)構(gòu)4固定在底座上，提升架3上設(shè)置導(dǎo)向孔與導(dǎo)桿2配合，制動(dòng)裝置5 與提升架3相連，提升架3上開圓孔，定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6和變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊8通過提升架3上的圓孔與安裝盤7連接，安裝盤7上設(shè)置自動(dòng)對(duì)中機(jī)構(gòu)，通過調(diào)整變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊8的數(shù)量改變標(biāo)定試驗(yàn)的重物質(zhì)量。標(biāo)定時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器9固定在定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6或變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊8上，待標(biāo)定力傳感器10固定在大質(zhì)量底座1上，并置于定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6正下方。由牛頓第二定律F=ma，只需將標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器9將測(cè)得的試驗(yàn)加速度a與試驗(yàn)重物的質(zhì)量 m相乘，得到的結(jié)果(即待標(biāo)定力傳感器10所承受的動(dòng)態(tài)力)與待標(biāo)定力傳感器10自身測(cè)得的力信號(hào)對(duì)比，以確定待標(biāo)定力傳感器10的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，達(dá)到力傳感器的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定目的。其中m為定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6和變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊8的質(zhì)量之和。參閱圖5，本優(yōu)選實(shí)施例在應(yīng)用時(shí)，將待標(biāo)定力傳感器10固定在大質(zhì)量底座1上， 導(dǎo)桿2由安裝在大質(zhì)量底座1上的支架12固定，提高導(dǎo)桿2的定位精度，同時(shí)，大質(zhì)量底座 1上安裝特殊緩沖器15，在提升架3下降到底部時(shí)給提升架3提供緩沖，防止提升架3與標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6發(fā)生二次撞擊，影響標(biāo)定精度。標(biāo)定試驗(yàn)時(shí)，由提升機(jī)構(gòu)4將提升架3等提升到設(shè)定高度，啟動(dòng)提升架3內(nèi)置的制動(dòng)裝置5，使提升架3、定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6、安裝盤7、變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊8和標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器9可靠停留在該位置，待系統(tǒng)其他部位就緒，釋放制動(dòng)裝置5， 提升架3等在重力作用下，沿導(dǎo)桿2下滑，由于定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6下端部超出提升架3下端面， 定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6與大質(zhì)量底座1上的待標(biāo)定力傳感器10碰撞，此時(shí)，提升架3繼續(xù)下降，在未與定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊6接觸前由大質(zhì)量底座1上的緩沖器15緩沖，并由其內(nèi)置的制動(dòng)裝置5 再次制動(dòng)，完成一次標(biāo)定試驗(yàn)。以上較佳實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，所作出各種變換或變型，均屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，它包括 安放在水平基面上的大質(zhì)量底座(1 )，固定在所述底座(1)上的豎直導(dǎo)桿(2)，用于驅(qū)動(dòng)提升架(3)沿導(dǎo)桿(2)移動(dòng)的提升機(jī)構(gòu)(4)，用于將提升架(3)鎖止于導(dǎo)桿(2)上的選定位置的制動(dòng)裝置(5)，固定安裝在提升架(3)上的安裝盤(7)，以及，懸設(shè)于提升架(3)下方的定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6)；所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6)經(jīng)提升架(3)上的通孔與安裝盤(7)固定連接，且所述安裝盤 (7)上還設(shè)有自動(dòng)對(duì)中機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述提升架(3)上設(shè)有與導(dǎo)桿(2)配合的導(dǎo)向孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)桿(2)對(duì)稱設(shè)置于提升架(3)兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6)穿過提升架(3)中心開設(shè)的圓形通孔與安裝盤(7)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6)為帶法蘭的圓柱體，且法蘭端部制成球頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6)整體高度大于提升架(3 )高度，且所述定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6 )上端與安裝盤(7 )固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述制動(dòng)裝置(5)與提升架(3)固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述制動(dòng)裝置(5)置于提升架 (3)內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述自動(dòng)對(duì)中結(jié)構(gòu)為設(shè)置于安裝盤(7)下端面上的圓形止口、球面或錐面結(jié)構(gòu)，且所述自動(dòng)對(duì)中結(jié)構(gòu)與提升架(3)、安裝盤(7)和定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6)同軸設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，其特征在于，它還包括可疊加固定在安裝盤(7 )上的變標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(8 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動(dòng)態(tài)力標(biāo)定結(jié)構(gòu)，它包括安放在水平基面上的大質(zhì)量底座(1)，固定在所述底座(1)上的豎直導(dǎo)桿(2)，用于驅(qū)動(dòng)提升架(3)沿導(dǎo)桿(2)移動(dòng)的提升機(jī)構(gòu)(4)，用于將提升架(3)鎖止于導(dǎo)桿(2)上的選定位置的制動(dòng)裝置(5)，固定安裝在提升架(3)上的安裝盤(7)，懸設(shè)于提升架(3)下方的定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6)；該定標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(6)經(jīng)提升架(3)上的通孔與安裝盤(7)固定連接，且該安裝盤(7)上還設(shè)有自動(dòng)對(duì)中機(jī)構(gòu)。本發(fā)明通過對(duì)動(dòng)態(tài)力標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，采用錐面自動(dòng)對(duì)中的性能，解決了傳統(tǒng)安裝方式量程受限、一致性差、精度低的問題，同時(shí)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉。
文檔編號(hào)G01L25/00GK102564692SQ201210024329
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者吳國(guó)雄, 徐曼 申請(qǐng)人:蘇州世力源科技有限公司