[發明專利]一種基于穩態正弦激振力的多維力傳感器動態實驗裝置

有效

• 申請號: 201110445975.1
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102564685A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 吳仲城;吳寶元;申飛;吳海峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 趙曉薇

1.一種基于穩態正弦激振力的多維力傳感器動態實驗裝置，該裝置結構包括待測力傳感器(1)、霍爾傳感器(2)、永磁鋼塊(3)、調節塊(4)、偏心激振塊(5)、電動機輸出軸(6)、臺架(8)、旋轉電動機(10)、基座(11)，其特征在于：

所述偏心激振塊(5)加工有偏心激振塊的回轉中心孔(5A)，偏心激振塊(5)相對于偏心激振塊的回轉中心孔(5A)與偏心激振塊(5)質心的連線呈對稱加工而成，所述偏心激振塊(5)還加工有貫通的偏心激振塊的變徑滑槽(5B)，偏心激振塊的變徑滑槽(5B)用于鎖緊調節塊(4)，調節塊(4)在偏心激振塊的變徑滑槽(5B)內能夠任意調節位置并由螺釘固定，用于改變偏心激振塊(5)的質心位置，在相同轉速情況下改變離心力大小，實現幅頻特性測試；

所述偏心激振塊(5)的下方圓弧形輪廓中心處嵌有永磁鋼塊(3)，所述永磁鋼塊(3)嵌入到偏心激振塊(5)的質心下方圓弧中心邊緣處的凹槽內，調整偏心激振塊的回轉中心孔(5A)、偏心激振塊的質心、永磁鋼塊(3)三者共線，將永磁鋼塊(3)和偏心激振塊(5)采用強力粘接固定；

所述臺架(8)包括T型臺架(8A)和L型臺架(8B)，T型臺架(8A)上加工有T型臺架豎直板方向定位孔(8A1)和T型臺架水平板方向定位孔(8A2)，L型臺架(8B)上加工有L型臺架豎直板方向定位孔(8B1)和L型臺架水平板方向定位孔(8B2)；

所述待測力傳感器(1)固定在基座(11)的水平板端面上用T型臺架(8A)加載時，測力傳感器(1)通過固支端(13)由螺栓或壓板與基座(11)水平板固定，T型臺架(8A)上方的旋轉電動機(10)通過法蘭盤與T型臺架(8A)豎直板由螺栓固定，旋轉電動機(10)與T型臺架(8A)豎直板之間置有隔熱襯墊(9)，隔熱襯墊(9)用于阻隔旋轉電動機(10)與待測力傳感器(1)之間熱量傳遞，減小溫度效應對待測力傳感器(1)動態測試精度的影響，T型臺架(8A)上方的旋轉電動機輸出軸(6)與T型臺架(8A)的豎直板垂直，并穿過T型臺架豎直板方向定位孔8A1，旋轉電動機輸出軸(6)通過端部加工有平鍵槽或矩形鍵槽與偏心激振塊的回轉中心孔(5A)配合，由鎖緊螺釘(7)固定或鍵塊緊固在一起，保證偏心激振塊(5)與旋轉電動機輸出軸(6)同步旋轉以輸出幅值和頻率穩定的激振力，旋轉電動機輸出軸(6)下面依次固定置有偏心激振塊(5)、調節塊(4)、永磁鋼塊(3)和霍爾傳感器(2)；

所述霍爾傳感器(2)固定在T型臺架(8A)的水平板上端面，位于旋轉電動機輸出軸(6)的軸線且在T型臺架水平板上端面的投影線上，調整偏心激振塊(5)與旋轉電動機輸出軸(6)的相對位置，使霍爾傳感器(2)、永磁鋼塊(3)及偏心激振塊的回轉中心孔(5A)三者共線，且位于同一個基準面內，該基準面過旋轉電動機輸出軸(6)的軸線且垂直于T型臺架(8A)的水平板端面，在此狀態下將偏心激振塊(5)與旋轉電動機輸出軸(6)固定，用于使電動機輸出軸(6)帶動偏心激振塊(5)旋轉，永磁鋼塊(3)周期性激發霍爾傳感器(2)輸出脈沖信號，測量旋轉電動機(10)的轉速，獲得激振力Fz，或激振力矩My，或激振力矩Mx組合加載，實現相頻特性測試；

所述待測力傳感器(1)固定在基座(11)豎直板端面上用L型臺架(8B)加載時，L型臺架(8B)作為待測力傳感器(1)與T型臺架(8A)的轉接件，用于改變待測力傳感器(1)的受力方向，待測力傳感器(1)Z軸與基座(11)的豎直板端面垂直放置，通過固支端(13)由螺栓或壓板固定在基座(11)的豎直板端面上，通過基座(11)豎直板端面上加工呈圓形分布的六個基座豎直板方向定位孔(11A)，待測力傳感器(1)繞Z軸實現90度、180度、270度的旋轉定位；

通過基座豎直板方向定位孔(11A)調整待測力傳感器(1)的X軸或Y軸與基座(11)的水平板端面垂直，L型臺架(8B)豎直板端面由螺釘固定在待測力傳感器(1)的適配端(12)上，L型臺架(8B)的豎直板端面上加工有與待測力傳感器(1)的適配端(12)相配合的L型臺架豎直板方向定位孔(8B1)，用于調整L型臺架豎直板方向定位孔(8B1)和適配端(12)的安裝方位，保證L型臺架(8B)水平板端面與基座(11)水平板端面平行并通過適配端(12)與待測力傳感器(1)固定；

通過L型臺架水平板方向定位孔(8B2)和T型臺架水平板方向定位孔(8A2)，調整T型臺架(8A)的水平板與L型臺架(8B)的水平板的方位，使旋轉電動機輸出軸(6)的軸線位于待測力傳感器(1)的Z-X面或Z-Y面內，并與基座(11)水平面平行，調整偏心激振塊(5)的質心位于待測力傳感器(1)的X-Y面內，調整偏心激振塊的回轉中心孔(5A)位于X軸或Y軸的工況下，獲得待測力傳感器(1)受激振力Fx或激振力Fy的獨立加載；

通過L型臺架水平板方向定位孔(8B2)和T型臺架水平板方向定位孔(8A2)，調整T型臺架(8A)沿待測力傳感器(1)Y軸或X軸移動某一距離的工況下，獲得待測力傳感器(1)受激振力Fx和激振力矩Mz，或激振力Fy和激振力矩Mz的組合加載。