[發明專利]微小量程十字梁式力傳感器的固有頻率測定夾具及其方法

在審

• 申請號: 202010516956.2
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111473911A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 陸益民;薛昊;馬書豪;王勇;王海洋;李晨浩;劉正士;陳品;魏浩征
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 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: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種微小量程十字梁式力傳感器的固有頻率測定夾具及其方法，該夾具通過將十字梁式力傳感器裝夾在測定夾具中，并通過錘擊法對夾具施加脈沖激勵，夾具整體平動帶動力傳感器的敏感元件部分振動，從而能夠實現對十字梁式力傳感器三個方向力的固有頻率測定，并降低力傳感器固有頻率在測定過程中激勵力施加的復雜度。

技術領域

本發明屬于傳感器標定技術領域，具體涉及微小量程十字梁式力傳感器的固有頻率測定夾具及其方法。

背景技術

力傳感器可以同時測量空間內三維力的動態數據，已經廣泛應用于機器人、航空航天、國防建設等領域。力傳感器制造完成之后投入使用之前，由于其制造、裝配、貼片誤差及電路噪聲干擾等影響，需要對力傳感器進行靜動態標定來獲得傳感器的實際性能指標，確定傳感器的輸入與輸出之間的關系，從而獲得力傳感器各方面的固有頻率，以此確定力傳感器的工作頻帶，這對于力傳感器的實際應用具有重要意義。固有頻率測定夾具的便捷性、實用性和準確性對于力傳感器的測量精度和效率有直接影響，因此，研究設計便捷有效的測定夾具具有很高的實際意義。

目前國內外力傳感器的力傳感器固有頻率測定裝置主要有砝碼式、振動臺式等。砝碼式是利用組合式滑輪加砝碼來實現對力傳感器的負階躍力加載，專利號為CN106706207B的專利公開了一種用于力傳感器動態標定的階躍力產生裝置，適用于負載端工裝結構不規則或需要進行多個方向力/力矩加載的力傳感器動態標定實驗，包括標定臺、定向加載組件、傳力鋼絲、力源、滑輪懸掛系統、沖擊剪斷裝置和階躍邊沿檢測電路，但是這種標定裝置難以獲取準確的階躍輸入信號。振動臺式激勵是采用激振器對力傳感器進行掃頻激勵，但是這種標定方法裝置復雜，對力傳感器的直接加載力較大，對設備的要求較高。另外采用脈沖激勵的方式來測定固有頻率也應用廣泛，但是由于脈沖激勵僅可以對能夠承受較大沖擊力的力傳感器進行激勵，所以目前尚無對微小量程且易受結構破壞的力傳感器進行脈沖激勵的方法。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術的不足之處，提出微小量程十字梁式力傳感器的固有頻率測定夾具及其方法，以期能實現對十字梁式力傳感器三個方向力的固有頻率測定，并降低力傳感器固有頻率在測定過程中激勵力施加的復雜度。

本發明為達到上述發明目的，采用如下技術方案：

本發明一種用于微小量程十字梁式力傳感器的固有頻率測定夾具，其特征包括：第一固定結構和第二固定結構；

在所述第一固定結構的內側面中心處的四角上設置有扇形凹臺，且在所述第一固定結構的內側面上沿徑向方向設有一字型的深槽，用于放置線纜；在所述第一固定結構的內側面的四角上設置有通孔；

在所述第二固定結構的內側面中心處的四角上設置有扇形凸臺，且在所述第二固定結構的內側面上沿徑向方向設有十字型的深槽，用于放置線纜或其他采集傳感器；在所述第二固定結構的內側面的四角上設置有相同的通孔；

在所述第一固定結構的內側面的扇形凹臺上設置有十字梁式力傳感器，并通過螺栓穿過四對通孔與所述第二固定結構的內側面的扇形凸臺之間形成固定結構，從而形成對十字梁式力傳感器的夾緊結構，且在十字梁式力傳感器周圍的內側面之間形成空隙。

本發明所述的固有頻率測定夾具的特點也在于，利用大量程力錘對所述固有頻率測定夾具進行脈沖激勵，使得所述力傳感器在所述第一固定結構和第二固定結構的夾持下產生平動，從而帶動所述力傳感器的彈性元件振動。

所述第一固定結構和第二固定結構的夾持下所組成的整體固有頻率遠高于待測的力傳感器各方向的固有頻率。

本發明利用所述的固有頻率測定夾具對待測力傳感器進行固有頻率測定的方法的特點是按如下步驟進行：

步驟1、將待測的力傳感器的彈性元件與三向加速度傳感器進行剛性固連；