[发明专利]高精度悬挂定位结构及方法

说明书

技术领域

本发明特别涉及一种力传感器动态特性标定装置的悬挂定位结构及方法。

背景技术

动态力标定装置主要用于力传感器的动态性能标定。由于使用环境的影响、安装不当、过载以及运输和储存不当会造成力传感器特性的改变，力传感器的实际灵敏度与其标称值产生差异。在动态测量中，力传感器的测量误差通常是加速度传感器的数倍，为保证测量精度，力传感器必须进行动态标定，且要求其动态标定过程中误差尽可能小。由于力的绝对量值直接获取十分困难，而加速度的绝对量值可以通过激光测振仪或重力加速度较为精确和方便地测取，所以，力传感器的动态特性标定大多通过测取加速度为基础，再利用牛顿第二定律间接进行。在这一环节中的主要误差源有：标准器误差、电压信号采样误差、标准质量误差、安装随机误差等，其中动态标定装置的定位精度及因定位产生的阻尼对动态标定精度的影响是至关重要的。

目前市场上力传感器动态标定装置通常采用有悬挂和无悬挂两种安装方式。无悬挂安装是将标准质量块与传感器相连后直接压在激振器上，一般适用于较小量程的力传感器动态标定。参阅图1a-1b，悬挂安装是用长的细线或软橡皮绳悬挂起标准质量块，使标准质量块和力传感器的中心轴线与激振力作用点在一条直线上。因为受到悬挂细绳的拉力或振荡，这种安装方式的一致性差，精度低，其主要原因有两点：1）悬挂标准质量块的细线绳会使质量块产生偏转，给激振器的对中造成极大困难，并对激振器顶杆施加了额外偏转力矩；2）标定时，细线绳不可避免地对质量块的运动产生约束，且细线绳会跟随质量块发生剧烈振荡，很大程度影响了测试精度。此外，为避免上述两点的问题，也可以对标准质量块直接加导向机构，参阅图1c，但这种定位方式摩擦阻尼消耗的能量无法控制，直接影响标定试验的重复性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高精度悬挂定位结构及方法，其能以最小的制造和使用成本使得力传感器的动态标定更为精准、可靠，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高精度悬挂定位方法，其特征在于，该方法为：在一安装架中心开设一通孔，再在该通孔内同轴设置一可沿竖直方向自由移动的标准质量块，并将该标准质量块与设置在该安装架上方的安装盘刚性连接，同时，在安装架上端面上环绕该通孔对称设置支承机构，使安装盘被水平托起，从而使标准质量块被悬挂在该安装架上。

一种高精度悬挂定位结构，包括一安装架，所述安装架中心开设一通孔，所述通孔内同轴设置一可沿竖直方向自由移动的标准质量块，所述标准质量块与设置在该安装架上方的安装盘刚性连接，并且，所述安装架上端面上环绕该通孔还对称设置用于水平托起该安装盘的支承机构。

优选的，所述标准质量块为圆柱体状构件，所述通孔优选为圆孔，并且，所述通孔直径大于标准质量块外径，使得两者之间无接触。

尤为优选的，所述标准质量块为一端带法兰的圆柱体状构件，且所述圆柱体外径小于通孔直径，法兰外径大于通孔直径。

作为优选方案，所述支承机构包括：环绕该通孔对称设置在安装架上端面上的复数定位柱，以及，设置在安装盘下端面上的与所述定位柱配合的复数盲孔。

作为更为优选的方案，所述安装架上端面环绕该通孔均匀分布三个等高的定位柱，且每一定位柱上端部具有球头；所述盲孔为锥形盲孔。

进一步的，所述支承机构沿与该通孔同心设置的圆形轨迹均匀分布，该圆形轨迹直径大于该通孔直径，但小于安装盘外径。

所述标准质量块上端与安装盘可通过螺紧结构固定连接。

作为一种优选实施方案，本发明在应用时，可首先将定位柱按设定位置安装好，并可靠锁紧，再将标准质量块穿过安装架的中心圆孔，与安装盘连接牢固，将安装盘下端面的三个锥形盲孔与三个定位柱对准放置即可。

本发明中由于安装架的中心圆孔与标准质量块之间间隙足够大，标准质量块与安装架之间无接触，不产生摩擦力，标准质量块由与之连接的安装盘上设置的三个锥形盲孔和三个定位柱上的球头定位。三点确定一个面，且锥形与球头的定位方式有自动对中功能，定位一致性好，准确性高，标准质量块的定位精度很容易保证，从而解决了现有悬挂安装方式存在的精度低，重复性差等问题。

因此，与现有技术相比，本发明的优点在于：通过对悬挂方式的结构进行改良，特别是采用三点定位和锥形自动对中的方法，克服了传统悬挂方式中标准质量块受外力干扰、定位困难的问题，同时打破了力传感器动态标定装置悬挂方式的局限性，同时，本发明装置结构简单，操作方便，成本低廉。

附图说明