雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于力學(xué)計量技術(shù)領(lǐng)域，其應(yīng)用于杠桿式力矩測量/校準(zhǔn)儀器，具體涉及一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)行力矩校準(zhǔn)時，在機(jī)械杠桿上引入電磁力，并采用該電磁力作為系統(tǒng)所受不平衡力矩的補(bǔ)償力矩，由于可以調(diào)整杠桿系統(tǒng)至隨遇平衡狀態(tài)，故可大大提高杠桿系統(tǒng)的靈敏度，又由于引進(jìn)了電磁補(bǔ)償力矩，故杠桿系統(tǒng)的穩(wěn)定性也滿足要求。
[0003]所研究的力矩校準(zhǔn)裝置，校準(zhǔn)范圍為Imgcm?50gcm，其測量系統(tǒng)的上下限之比達(dá)到50000:1，其最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是在全范圍內(nèi)保持線性度，力矩校準(zhǔn)的線性度定義為多點(diǎn)校準(zhǔn)結(jié)果的最小二乘法擬合曲線與相應(yīng)理論值之差的最大值與滿量程理論值之比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法及裝置，其通過一種全新的具有互異消差特性的力學(xué)模型，消除電磁補(bǔ)償力矩線圈在不同空間方位內(nèi)所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度的作用的差別，達(dá)到提高測量系統(tǒng)線性的目的。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法，其在杠桿系統(tǒng)中，杠桿為等臂杠桿，杠桿支點(diǎn)上方為杠桿橫梁，杠桿橫梁兩端分別連接結(jié)構(gòu)相同的力矩器，即力矩器一和力矩器二；
[0006]所述的力矩器包括筒形的導(dǎo)磁體二，在導(dǎo)磁體二內(nèi)部中心處設(shè)置柱狀的永磁體，在永磁體上方固定導(dǎo)磁體一；導(dǎo)磁體二與永磁體、導(dǎo)磁體一之間設(shè)置通電線圈絕緣支撐架，通電線圈纏繞在通電線圈絕緣支撐架底端；通電線圈絕緣支撐架固定在杠桿橫梁一端，可沿永磁體、導(dǎo)磁體一上下移動；通電線圈連接延伸出的通電線圈導(dǎo)線；
[0007]電磁力矩工作時，其受力按公式計算:
[0008]f = BXIXL (I)
[0009]式中:
[0010]f——通電線圈在磁場中的受力，N ；
[0011]B--磁感應(yīng)強(qiáng)度，T ；
[0012]I 通電線圈中的電流，A ;
[0013]L--通電線圈長度，m ；
[0014]在力矩測試過程中，應(yīng)定B、L為常量，則I與f成正比，通過測量I得到f ;為消除B在測量過程中的微小變化，采用了上述帶有2個力矩器的杠桿系統(tǒng)；
[0015]在杠桿系統(tǒng)工作過程中，在受到不平衡力矩后，杠桿橫梁發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時，在力矩器一和力矩器二內(nèi)，通電線圈絕緣支撐架帶動通電線圈沿導(dǎo)磁體一上下移動；通電線圈的位置發(fā)生改變；
[0016]設(shè)定杠桿橫梁發(fā)生偏轉(zhuǎn)前，力矩器一內(nèi)的通電線圈絕緣支撐架頂端與力矩器一頂端的距離為LI，而力矩器二內(nèi)的通電線圈絕緣支撐架頂端與力矩器二頂端的距離也為LI ;
[0017]當(dāng)杠桿橫梁發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，力矩器一內(nèi)的通電線圈絕緣支撐架頂端與力矩器一頂端的距離為L2，力矩器二內(nèi)的通電線圈絕緣支撐架頂端與力矩器二頂端的距離為L3 ;
[0018]其中，當(dāng)L2比LI變小時，則L3比LI必然變大，即當(dāng)力矩器一內(nèi)的通電線圈所處位置的B變小時，則力矩器二內(nèi)通電線圈所處位置的B變大，這樣可消除通電線圈在力矩器中由于B隨位置發(fā)生變化而引起的f與I之間線性下降的情況。
[0019]如上所述的一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法，其所述的通電線圈為銅電線圈。
[0020]如上所述的一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法，其所述的力矩器一和力矩器二放置在同一水平面上。
[0021]本發(fā)明所述的一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)裝置，其在杠桿系統(tǒng)中，杠桿為等臂杠桿，杠桿支點(diǎn)上方為杠桿橫梁，杠桿橫梁兩端分別連接結(jié)構(gòu)相同的力矩器，即力矩器一和力矩器二；所述的力矩器包括筒形的導(dǎo)磁體二，在導(dǎo)磁體二內(nèi)部中心處設(shè)置柱狀的永磁體，在永磁體上方固定導(dǎo)磁體一；導(dǎo)磁體二與永磁體、導(dǎo)磁體一之間設(shè)置通電線圈絕緣支撐架，通電線圈纏繞在通電線圈絕緣支撐架底端；通電線圈絕緣支撐架固定在杠桿橫梁一端，可沿永磁體、導(dǎo)磁體一上下移動；通電線圈連接延伸出的通電線圈導(dǎo)線。
[0022]如上所述的一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)裝置，其所述的通電線圈為銅電線圈。
[0023]如上所述的一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)裝置，其所述的力矩器一和力矩器二放置在同一水平面上。
[0024]本發(fā)明的效果在于:本發(fā)明針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的問題，以消除電磁補(bǔ)償力矩線圈在不同空間方位內(nèi)所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度的作用的差別為目的。本發(fā)明所述的雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法及裝置，其采用雙力矩線圈互易消差前后，系統(tǒng)的線性發(fā)生顯著變化，采用最小二乘法擬合的線性結(jié)果與其理論值之差分別為3X 10 6Nm與4X 10 7Nm。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明所述的一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)裝置示意圖。
[0026]圖2為力矩器一(力矩器二 )結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中:1.通電線圈導(dǎo)線；2通電線圈絕緣支撐架；3導(dǎo)磁體一 ；4通電線圈；5永磁體；6導(dǎo)磁體二 ；7.力矩器一 ；8.杠桿橫梁；9.杠桿支點(diǎn)；10.力矩器二。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明所述的一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法及裝置作進(jìn)一步描述。
[0029]實(shí)施例1
[0030]以消除電磁補(bǔ)償力矩線圈在不同空間方位內(nèi)所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度的作用的差別為目的，提出了本發(fā)明，主要內(nèi)容是設(shè)立具有互易消差特性的雙力矩線圈。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種雙力矩線圈互易消差力矩校準(zhǔn)方法，其在杠桿系統(tǒng)中，杠桿為等臂杠桿，杠桿支點(diǎn)9上方為杠桿橫梁8，杠桿橫梁8兩端分別連接結(jié)構(gòu)相同的力矩器，即力矩器一 7和力矩器二 10。所述的力矩器一 7和力矩器二 10放置在同一水平面上。
[0032]如圖2所示，所述的力矩器包括筒形的導(dǎo)磁體二 6，在導(dǎo)磁體二 6內(nèi)部中心處設(shè)置柱狀的永磁體5，在永磁體5上方固定導(dǎo)磁體一 3 ;導(dǎo)磁體二 6與永磁體5、導(dǎo)磁體一 3之間設(shè)置通電線圈絕緣支撐架2，通電線圈4纏繞在通電線圈絕緣支撐架2底端；通電線圈絕緣支撐架2固定在杠桿橫梁8 一端，可沿永磁體5、導(dǎo)磁體一 3上下移動；通電線圈4連接延伸出的通電線圈導(dǎo)線I。通電線圈4為銅電線圈。
[0033]電磁力矩工作時，其受力按公式(I)計算:
[0034]f = BXIXL (I)
[0035]式中:
[0036]f——通電線圈在磁場中的受力，N ；
[0037