[發(fā)明專利]一種寬量程脈沖力校準(zhǔn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510909749.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105486450A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊軍;尹肖;李善明;曹亦慶;何旋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01L25/00
• 分類號(hào): G01L25/00;G01L27/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種脈沖力校準(zhǔn)裝置，特別涉及一種寬量程脈沖力校準(zhǔn)裝置，屬于計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在國(guó)防工業(yè)中的結(jié)構(gòu)加載、零部件試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試、碰撞試驗(yàn)、材料試驗(yàn)、航空生物力學(xué)及航空工業(yè)自動(dòng)化控制及監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域中，廣泛存在著各種動(dòng)態(tài)力的測(cè)量。在各種動(dòng)態(tài)力的測(cè)量中，絕大部分是周期性脈動(dòng)力和脈沖力的測(cè)量。其中脈沖力測(cè)量最為廣泛，如各種碰撞沖擊力、空間對(duì)接受力、飛行員跳傘的彈射力、各種爆炸力、火箭導(dǎo)彈試車推力和飛機(jī)起落架著路力等，小至1kN(人跑動(dòng)落腳力)甚至更小(微機(jī)械接觸力)，大至100kN(火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力)、500kN等。隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，脈沖力測(cè)量的場(chǎng)合和需求越來(lái)越廣泛，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度及測(cè)量范圍的要求也越來(lái)越高，脈沖力校準(zhǔn)裝置能比較好的滿足測(cè)量中所大量使用的壓電類等無(wú)法靜標(biāo)的動(dòng)態(tài)力傳感器靈敏度校準(zhǔn)要求。

國(guó)內(nèi)以往的脈沖力校準(zhǔn)裝置不是只能進(jìn)行大幅值的脈沖力校準(zhǔn)，就是只能進(jìn)行小幅值的脈沖力校準(zhǔn)，無(wú)法進(jìn)行較寬量程的完整校準(zhǔn)。典型的大幅值脈沖力校準(zhǔn)裝置是中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的落錘式脈沖力校準(zhǔn)裝置，該裝置原理比較簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是錘體沖擊過(guò)程中的橫向運(yùn)動(dòng)控制差、力值下限有限、準(zhǔn)確度低。典型的小幅值脈沖力校準(zhǔn)裝置是中航工業(yè)計(jì)量所的2kN小量級(jí)脈沖力校準(zhǔn)裝置，該裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其缺點(diǎn)是校準(zhǔn)量程上限比較小。德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)近年來(lái)研制的沖擊力校準(zhǔn)裝置采用水平面內(nèi)兩個(gè)質(zhì)量塊撞擊的方式產(chǎn)生沖擊力，采用氣浮軸系降低摩擦力，力傳感器所受的動(dòng)態(tài)力可溯源到質(zhì)量和加速度，該裝置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有脈沖力校準(zhǔn)裝置受到的限制及存在的不足，提供一種寬量程脈沖力校準(zhǔn)裝置，通過(guò)使用雙錘組合結(jié)構(gòu)的落體式脈沖力發(fā)生器與帶慣性力誤差修正的標(biāo)準(zhǔn)脈沖力測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度比較法校準(zhǔn)，慣性力修正值通過(guò)高精度加速度與有效慣性質(zhì)量得到；通過(guò)只改變錘體材料而不改變大小來(lái)改變大錘體質(zhì)量來(lái)適用于同一個(gè)錘體扶正機(jī)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)寬范圍的大量值脈沖力；采用大錘體上安裝面對(duì)面?zhèn)鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)與小錘體，通過(guò)小錘體的慣性力實(shí)現(xiàn)小量值脈沖力。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種寬量程脈沖力校準(zhǔn)裝置，從系統(tǒng)上分主要包括雙錘組合結(jié)構(gòu)的落體式脈沖力發(fā)生器與帶慣性力誤差修正的標(biāo)準(zhǔn)脈沖力測(cè)量系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上主要包括裝置基座、導(dǎo)軌、緩沖機(jī)構(gòu)、落錘提升與釋放機(jī)構(gòu)、錘體扶正機(jī)構(gòu)、大錘體套組與緩沖墊層套組、大量程參考動(dòng)態(tài)力傳感器與砧座、小量程參考動(dòng)態(tài)力傳感器與安裝砧座、小錘體套組、高精度標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)；

裝置基座1用于向安裝于其上的部件提供安裝位置及平穩(wěn)支撐；

導(dǎo)軌下端固定安裝于裝置基座上，上端穿過(guò)錘體扶正機(jī)構(gòu)上的導(dǎo)軌孔，用于保證錘體扶正機(jī)構(gòu)在下落過(guò)程中不偏離豎直方向；

緩沖機(jī)構(gòu)安裝于裝置基座上，位于導(dǎo)軌的內(nèi)側(cè)，用于防止與大錘體分離后的錘體扶正機(jī)構(gòu)繼續(xù)下落；

落錘提升與釋放機(jī)構(gòu)用于克服重力將錘體扶正機(jī)構(gòu)及大錘體提升并保持在一定高度；

錘體扶正機(jī)構(gòu)用于處于一定高度的時(shí)候在水平與豎直方向上固位大錘體；

大錘體安裝于錘體扶正機(jī)構(gòu)上，用于通過(guò)自由下落提供脈沖力，以及為安裝砧座和高精度標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)提供安裝位置及支撐；

緩沖墊層用于與大錘體相配合，安裝于其下端，在其發(fā)生碰撞時(shí)提供緩沖力，避免其受損；

砧座安裝于裝置基座上，用于為大量程參考動(dòng)態(tài)力傳感器提供支撐；

大量程參考動(dòng)態(tài)力傳感器用于為校準(zhǔn)大力值傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)值；

高精度標(biāo)準(zhǔn)加速度計(jì)安裝于裝置基座或大錘體上，用于為錘體的加速度測(cè)量提供標(biāo)準(zhǔn)值；

安裝砧座安裝于大錘體上，用于為小量程參考動(dòng)態(tài)力傳感器提供安裝位置及支撐；

小量程參考動(dòng)態(tài)力傳感器用于為校準(zhǔn)小力值傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)值；

小錘體在所述裝置使用時(shí)安裝于被校小量程力傳感器上，用于通過(guò)自由下落提供小力值脈沖力；

大錘體套組由N個(gè)不同材料相同結(jié)構(gòu)尺寸的大錘體組成，N為大于或等于1的整數(shù)，用于在所述裝置使用時(shí)通過(guò)選用不同的大錘體提供不同大小的大幅值脈沖力；

緩沖墊層套組由M個(gè)厚度不同的緩沖墊層組成，M為大于或等于1的整數(shù)，用于在所述裝置使用時(shí)通過(guò)選用不同厚度的緩沖墊層提供不同脈寬的脈沖力；

小錘體套組由K個(gè)不同質(zhì)量的小錘體組成，K為大于或等于1的整數(shù)，用于在所述裝置使用時(shí)通過(guò)選用不同的小錘體提供不同大小的小幅值脈沖力；