[發明專利]一種力傳感器的動態標定壓力發生裝置

在審

• 申請號: 201810448434.6
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108680301A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 劉暢;趙顯新;于俊飛
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 蔡瑞

本發明公開了一種力傳感器的動態標定壓力發生裝置，包括壓電疊堆、柔性鉸鏈杠桿放大機構、標定工作臺、旋轉輪盤、導柱、標準力傳感器及待標定力傳感器，旋轉輪盤使標定工作臺沿導柱上下滑動，標準力傳感器和待標定力傳感器通過卡緊機構固定在標定工作臺的下表面上，柔性鉸鏈杠桿放大機構設置在壓電疊堆的上端，標定工作臺設置在柔性鉸鏈杠桿放大機構的上端；當有外部交變的激勵電壓作用于壓電疊堆時，壓電疊堆的變形通過柔性鉸鏈杠桿放大機構放大并轉化為交變載荷作用到標準力傳感器和待標定力傳感器上。該裝置能產生頻率為300Hz以上的正弦力，用以標定力傳感器，解決了在使用正弦力進行動態標定時，正弦力發生裝置工作頻率過低的問題。

技術領域

本發明屬于力傳感器動態標定領域，更具體地，涉及一種力傳感器的動態標定壓力發生裝置。

背景技術

傳感器在設計與制造出來之后，為了保證測量值的可靠性和精確性，也為了保證測量的統一和便于量值的傳遞，必須使用某種標準儀器對新研制或生產的傳感器進行標定。目前廠家在傳感器出廠前僅對傳感器在其量程范圍內的線性度圖(靜態標定)和靈敏度進行檢測，不提供動態靈敏度數據。由于使用環境的影響、安裝不當、過載以及運輸或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和標定值產生差異。在進行動態力測量時，往往靜標動用，力傳感器在測量靜態力時很可能工作狀態良好，性能可靠，但在測量動態力時卻失真很大，甚至無法工作，這對以后在動態載荷環境下傳感器的使用埋下了隱患。隨著科學技術的發展，我們也可以看到靜標動用已經不能滿足科技發展的要求，極其微小的誤差對產品的最終成型也產生極大甚至破壞性的影響，因此為了保證測量精度，對力傳感器進行動態標定是很有必要的。

目前有關力傳感器動態標定的文獻極為少見，在進行動態標定的試驗中，最常見的方法是階躍響應，然而階躍響應產生標準階躍力的難度較大，而且階躍響應法主要求取的是力傳感器的瞬態響應，實際使用中，大多數力傳感器處于穩態工作狀態，用戶比較關注更多的是力傳感器的動態靈敏度參數，所以采用正弦力動態標定傳感器更符合實際需求。

發明內容

針對現有的動態標定技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種正弦力發生裝置，該裝置能產生頻率為300Hz以上的正弦力，用以標定力傳感器，解決了在使用正弦力進行動態標定時，正弦力發生裝置工作頻率過低的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種力傳感器的動態標定壓力發生裝置，包括壓電疊堆、柔性鉸鏈杠桿放大機構、標定工作臺、旋轉輪盤、導柱、標準力傳感器及待標定力傳感器，其中，旋轉輪盤使標定工作臺沿導柱上下滑動，標準力傳感器和待標定力傳感器通過卡緊機構固定在標定工作臺的下表面上，所述柔性鉸鏈杠桿放大機構設置在壓電疊堆的上端，所述標定工作臺設置在柔性鉸鏈杠桿放大機構的上端；

當有外部交變的激勵電壓作用于壓電疊堆時，壓電疊堆的變形通過柔性鉸鏈杠桿放大機構放大并轉化為交變載荷作用到標準力傳感器和待標定力傳感器上。

其中，還包括墊片和底座，所述墊片設置在壓電疊堆的下端，所述底座設置在壓力發生裝置的底端用于支撐整個壓力發生裝置。

其中，還包括大質量塊，所述大質量塊設置在壓力發生裝置的底端用于防止外界對壓電疊堆產生的位移造成干擾。

其中，還包括精密絲杠、鎖緊螺母、頂梁，所述頂梁垂直連接導柱，所述旋轉輪盤通過精密絲杠使標定工作臺沿導柱上下滑動，所述鎖緊螺母與精密絲杠螺紋連接用于固定精密絲杠與頂梁。

其中，所述柔性鉸鏈杠桿放大機構采用結構對稱的單軸圓弧形鉸鏈結構。

本發明的優點在于：

本發明所述的力傳感器的動態標定壓力發生裝置根據系統狀態，通過改變交變正弦電壓的頻率，可形成較低頻率的加載，也可形成300Hz以上的高頻加載，結構簡單體積小，比現有的低頻正弦力加載裝置更適合用于力傳感器的動態標定。