專利名稱：靜力平衡力標準裝置及靜力平衡測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及力值或質量計量標準裝置，尤其是力標準裝置(或力標準機)，屬于計量測試技術領域。
背景技術：
目前，現(xiàn)有的靜重式力標準機的最小量程為10N，力標準機的第一級載荷受制于力反向器及砝碼吊掛的質量，其量程范圍有限，在微、小力值段內，由于尺寸和剛度因素，力反向器及砝碼吊掛的質量很難控制，力值的復現(xiàn)性較差，因此小于ION的微、小力值還沒有相應量值傳遞的計量標準，計量檢測機構一般采用人工加掛砝碼的方式實現(xiàn)量值傳遞，其影響因素較多，傳遞精度難以保證。

發(fā)明內容
靜力平衡力標準裝置，包括機架、力反向器、砝碼吊掛、砝碼、砝碼加載裝置、被校傳感器；力反向器與機架之間設有靜力平衡裝置；該裝置由微位移驅動器，傳感器和柔性連接器組成，柔性連接器下端與力反向器連接、上端與傳感器連接；傳感器與位于機架上的微位移驅動器連接。靜力平衡測量方法，測量步驟如下A.在對被校傳感器加載前，記錄傳感器的示值F。(力反向器及砝碼吊掛的重力示值)，柔性連接器伸長量為Λ X(l;B.驅動砝碼加載裝置加載第一級砝碼于砝碼吊掛，傳感器的示值變化為F' ^，柔性連接器伸長量變?yōu)棣? ^，此時F' AF' ο = Fo+Fi (a)(式中=F1為第一級砝碼重力值，F(xiàn)'!為被檢傳感器示值);C.驅動微位移驅動器，以傳感器的示值為標準調整柔性連接器的變形量恢復到 Λ Χ(ι，即傳感器的示值恢復到Ftl，此時F' ^ = Ftl，則式(a)變?yōu)镕' ! = F1(b)由式(b)得出被檢傳感器示值為第一級砝碼重力值F1 ;第二、三、一η級砝碼的重力值F2、F3…Fn以此類推。本發(fā)明的有益效果是，克服了傳統(tǒng)靜重式力標準機的量程范圍受力反向器和砝碼吊掛重力的限制，能夠有效地擴展現(xiàn)有小力值計量標準量程的下限，可擴展至< IN，且控制方法和過程簡單易行，力值復現(xiàn)性好、計量準確度高。


圖I是本發(fā)明總體結構示意圖；圖2是本發(fā)明靜力平衡狀態(tài)(加載砝瑪前)示意圖；圖3是本發(fā)明靜力平衡狀態(tài)(加載砝瑪后)示意圖4是本發(fā)明靜力平衡狀態(tài)(靜力平衡后)示意圖。圖中零部件及編號I-機架,2-力反向器，3- $去碼吊掛，4_破5馬，5- $去碼加載裝置，6-被校傳感器，7-微位移驅動器，8-傳感器，9-柔性連接器。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明。靜力平衡力標準裝置參見圖1，包括機架I、力反向器2、砝碼吊掛3、砝碼4、砝碼加載裝置5、被校傳感器6 ;力反向器與機架I之間設有靜力平衡裝置；該裝置由微位移驅動器7，傳感器8和柔性連接器9組成，柔性連接器9下端與力反向器2連接、上端與傳感器8連接；傳感器8與位于機架I上的微位移驅動器7連接。在傳統(tǒng)的靜重式力標準機中設置了一套由微位移驅動器7、傳感器8和柔性連接器9組成的靜力平衡裝置，相對于傳統(tǒng)力標準機，該裝置可平衡力反向器2和砝碼吊掛3的重力，力標準裝置第一級負荷為砝碼4，其量程范圍不受力反向器2及砝碼吊掛3的限制。在裝置工作前，力反向器2和砝碼吊掛3通過柔性連接器9與傳感器8連接，傳感器8可通過微位移驅動器7作垂直運動，傳感器8可精確測量出力反向器2和砝碼吊掛3 的重力F。，以此為基礎，在工作時，力反向器2和砝碼吊掛3在加、卸砝碼4時，傳感器8受力會產生變形，柔性連接器9也會產生顯著變形，通過驅動調整微位移驅動器7，使傳感器 8的示值精確復現(xiàn)F。，即可認為力反向器和砝碼吊掛的重力被靜力平衡裝置所平衡，實現(xiàn)了施加到被校傳感器的第一級載荷為砝碼重力，與力反向器2和砝碼吊掛3重力無關聯(lián)的傳遞過程。傳感器8通過柔性連接器9，測量并指示力反向器2及砝碼吊掛3的重力H)，微位移驅動器7承擔精確調整傳感器8的示值至力反向器2和砝碼吊掛3平衡。靜力平衡測量方法，測量步驟如下A.在對被校傳感器6加載前，記錄傳感器8的示值Ftl (力反向器2及砝碼吊掛3 的重力示值)，柔性連接器9伸長量為Λχ。；B.驅動砝碼加載裝置5加載第一級砝碼于砝碼吊掛3，傳感器8的示值變化為 Fi C1，柔性連接器9伸長量變?yōu)棣?X' ^，此時Fi i+F'。= Fo+Fi (a)(式中=F1為第一級砝碼重力值，F(xiàn)'!為被檢傳感器示值);C.驅動微位移驅動器7，以傳感器的示值為標準調整柔性連接器9的變形量恢復到ΛΧ(Ι，即傳感器的示值恢復到Ftl，此時F' ^ = Ftl，則式(a)變?yōu)镕' ! = F1(b)由式(b)得出被檢傳感器示值為第一級砝碼重力值F1 ;第二、三、…η級砝碼的重力值F2、F3…Fn以此類推。具體測量方法如圖2-4所示，在對被校傳感器6加載前，記錄傳感器的示值F0，即為力反向器2及砝碼吊掛3的重力示值，假設柔性連接器9的剛度為ks，F(xiàn)0 = ksX Λχ。(見圖2);當加載裝置5加載第一級砝碼于砝碼吊掛3時(見圖3);柔性連接器9受力發(fā)生顯著變形，力反向器2與被校傳感器6接觸，柔性連接器9伸長ΛΧ' C1，傳感器8的示值增大為 F' 0[F' 0 = ksX(AX0+AX'。)]，被校傳感器 6 示值為 F' W W Q = VF1J1 為第一級砝碼重力值)，驅動微位移驅動器7調整柔性連接器9的變形量恢復到Λ χ0 (即總長度恢復為Xtl)，見圖4 ;傳感器8的示值重新回到Ftl，使其達到加載砝碼前的靜力平衡狀態(tài)， 則被校傳感器6的載荷即為第一級砝碼的重力值匕。以此類推，用該方法可實現(xiàn)F2、F3-Fn 砝碼的加、卸載，而不受力反向器2及砝碼吊掛3重力的影響。
權利要求
1.一種靜力平衡力標準裝置，包括機架(I)、力反向器(2)、砝碼吊掛(3)、砝碼(4)、砝碼加載裝置(5)、被校傳感器￠)，其特征在于，力反向器(2)與機架(I)之間設有靜力平衡裝置；該裝置由微位移驅動器(7)，傳感器(8)和柔性連接器(9)組成，柔性連接器(9)下端與力反向器(2)連接、上端與傳感器(8)連接；傳感器(8)與位于機架(I)上的微位移驅動器(7)連接。
2.一種靜力平衡測量方法，其特征在于，測量步驟如下A.在對被校傳感器6加載前，記錄傳感器8的示值Ftl(力反向器2及砝碼吊掛3的重力示值)，柔性連接器9伸長量為ΛΧ(1;B.驅動砝碼加載裝置5加載第一級砝碼至砝碼吊掛3，傳感器8的示值變化為F'0, 柔性連接器9伸長量變?yōu)棣?X' ^，此時F' !+F'。= Fo+Fi (a)(式中=F1為第一級砝碼重力值，F(xiàn)' !為被檢傳感器示值)；C.驅動微位移驅動器(7)，以傳感器的示值為標準調整柔性連接器(9)的變形量恢復到ΛΧ(Ι，即傳感器的示值恢復到Ftl，此時F' ^ = Ftl，則式(a)變?yōu)橛墒?b)得出被檢傳感器示值為第一級砝碼重力值F1 ;第二、三、一η級砝碼的重力值 F2、F^Fn以此類推。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜力平衡力標準裝置及靜力平衡測量方法，屬于計量測試領域。它包括機架、力反向器、砝碼吊掛、砝碼、砝碼加載裝置、被校傳感器；力反向器與機架之間設有靜力平衡裝置；該裝置由微位移驅動器，傳感器和柔性連接器組成，柔性連接器下端與力反向器連接、上端與傳感器連接；傳感器與位于機架上的微位移驅動器連接。靜力平衡測量方法通過柔性連接器將力反向器及砝碼吊掛的重力體現(xiàn)為位移量，利用傳感器的示值和微位移驅動器，精確調整力反向器和砝碼吊掛的重力平衡。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)靜重式力標準機的量程范圍受力反向器和砝碼吊掛重力的限制，能夠有效地擴展現(xiàn)有小力值計量標準量程的下限，可擴展至＜1N，且控制方法和過程簡單易行，力值復現(xiàn)性好、計量準確度高。
文檔編號G01G23/00GK102589660SQ20121004288
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權日2012年2月24日
發(fā)明者唐純謙, 唐韻, 徐尹杰 申請人:中國測試技術研究院力學研究所