[發明專利]一種力傳感器靈敏度動態標定方法與標定裝置

在審

• 申請號: 201611232108.9
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106595952A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 周志朋
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天紅峰控制有限公司
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 張英

技術領域

本發明屬于力傳感器的標定領域，更具體地，涉及一種力傳感器靈敏度動態標定方法與標定裝置。

背景技術

壓電式加速度計和力傳感器是振動試驗中最常用的兩種傳感器。傳感器生產廠家總要提供加速度計的靈敏度數值及其頻率特性圖。但與加速度計不同的是:廠家通常僅提供力傳感器在其量程范圍內的線性度圖(靜態標定)和靈敏度值,不提供其頻率特性數據。由于使用環境的影響、安裝不當、過載以及運輸和儲存不當會造成力傳感器特性的改變,使傳感器的實際靈敏度與其標稱值產生差異。在動態測量中,力傳感的測量誤差通常是加速度計的數倍,為保證測量精度,對力傳感器進行動態標定是很有必要的。

有關力傳感器動態標定的文獻資料極為少見,在振動試驗中,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頻率特性,廠家提供的靜態標定結果無法滿足動態測量的需要。

目前在振動信號測試領域,最常見的是加速度計標定,力傳感器的動態標定較為罕見。這是因為,加速度的絕對量值可以通過激光測振儀或重力加速度較為精確和方便地測取,而力的絕對量值直接獲取則十分困難。所以動態力傳感器標定大多是以測取加速度為基礎再利用牛頓第二定律間接進行的。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種力傳感器靈敏度動態標定方法與裝置，由此解決力的絕對值直接獲得十分困難的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種力傳感器靈敏度動態標定方法，其特征在于，該標定方法包括如下步驟：

將待標定的力傳感器與標準加速度傳感器固定連接在一起；

在所述標定的力傳感器與所述標準加速度傳感器固定面之間填充硅脂；

在所述標準加速度傳感器上分別設置M個質量塊進行如下測量，其中M大于或等于2：

驅動激振器產生振動,采集系統采集所述標準加速度計和所述待標定力傳感器的輸出電壓信號、所述標準加速度計測出的加速度,利用所述輸出電壓信號、所述加速度及相應質量塊的質量計算所述待標定的力傳感器的靈敏度。

進一步地，當M等于2時，所述靈敏度的計算公式為：

其中，u1和u2分別為兩次試驗時所述待標定的力傳感器輸出的電壓,a1和a2為兩次試驗時標準加速度計輸出的加速度,m1和m2是兩塊質量塊的質量。

進一步地，當M大于2時，進行若干次靈敏度的計算，獲得數據經過最小二乘擬合所獲得的直線斜率即為標定的靈敏度。

進一步地，所述靈敏度在工程上指所述待標定力傳感器與其所用的適配器的系統靈敏度。

進一步地，所述質量塊與所述標準加速度傳感器相連后直接放置于激振器上。

本發明還公開了一種力傳感器靈敏度動態標定裝置，其特征在于，該裝置主要包括：

固定連接的待標定力傳感器與標準加速度傳感器；固定面之間填充硅脂層；

采集系統，用于接收所述待標定力傳感器與所述標準加速度傳感器的數據；

數字式振動試驗系統，用于接收采集系統所采集的數據，并且提供振動驅動源。

進一步地，所述硅脂層的厚度為：0.05mm。

進一步地，所述硅脂層的材料具體為石蠟。

進一步地，所述待標定力傳感器及所述標準加速度傳感器都包括適調模塊。

進一步地，所述采集系統包括如下部分：

與所述待標定力傳感器適調模塊及所述標準加速度傳感器都相連的數據采集系統；

所述數據采集系統與振動控制儀相連，所述振動控制儀后還連接有功率放大器；

所述功率放大器與所述數字式振動試驗系統相連。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：