[发明专利]一种力传感器的动态标定压力发生装置

说明书

本发明公开了一种力传感器的动态标定压力发生装置，包括压电叠堆、柔性铰链杠杆放大机构、标定工作台、旋转轮盘、导柱、标准力传感器及待标定力传感器，旋转轮盘使标定工作台沿导柱上下滑动，标准力传感器和待标定力传感器通过卡紧机构固定在标定工作台的下表面上，柔性铰链杠杆放大机构设置在压电叠堆的上端，标定工作台设置在柔性铰链杠杆放大机构的上端；当有外部交变的激励电压作用于压电叠堆时，压电叠堆的变形通过柔性铰链杠杆放大机构放大并转化为交变载荷作用到标准力传感器和待标定力传感器上。该装置能产生频率为300Hz以上的正弦力，用以标定力传感器，解决了在使用正弦力进行动态标定时，正弦力发生装置工作频率过低的问题。

技术领域

本发明属于力传感器动态标定领域，更具体地，涉及一种力传感器的动态标定压力发生装置。

背景技术

传感器在设计与制造出来之后，为了保证测量值的可靠性和精确性，也为了保证测量的统一和便于量值的传递，必须使用某种标准仪器对新研制或生产的传感器进行标定。目前厂家在传感器出厂前仅对传感器在其量程范围内的线性度图(静态标定)和灵敏度进行检测，不提供动态灵敏度数据。由于使用环境的影响、安装不当、过载以及运输或储存不当会造成力传感器特性的改变使传感器的实际灵敏度和标定值产生差异。在进行动态力测量时，往往静标动用，力传感器在测量静态力时很可能工作状态良好，性能可靠，但在测量动态力时却失真很大，甚至无法工作，这对以后在动态载荷环境下传感器的使用埋下了隐患。随着科学技术的发展，我们也可以看到静标动用已经不能满足科技发展的要求，极其微小的误差对产品的最终成型也产生极大甚至破坏性的影响，因此为了保证测量精度，对力传感器进行动态标定是很有必要的。

目前有关力传感器动态标定的文献极为少见，在进行动态标定的试验中，最常见的方法是阶跃响应，然而阶跃响应产生标准阶跃力的难度较大，而且阶跃响应法主要求取的是力传感器的瞬态响应，实际使用中，大多数力传感器处于稳态工作状态，用户比较关注更多的是力传感器的动态灵敏度参数，所以采用正弦力动态标定传感器更符合实际需求。

发明内容

针对现有的动态标定技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种正弦力发生装置，该装置能产生频率为300Hz以上的正弦力，用以标定力传感器，解决了在使用正弦力进行动态标定时，正弦力发生装置工作频率过低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种力传感器的动态标定压力发生装置，包括压电叠堆、柔性铰链杠杆放大机构、标定工作台、旋转轮盘、导柱、标准力传感器及待标定力传感器，其中，旋转轮盘使标定工作台沿导柱上下滑动，标准力传感器和待标定力传感器通过卡紧机构固定在标定工作台的下表面上，所述柔性铰链杠杆放大机构设置在压电叠堆的上端，所述标定工作台设置在柔性铰链杠杆放大机构的上端；

当有外部交变的激励电压作用于压电叠堆时，压电叠堆的变形通过柔性铰链杠杆放大机构放大并转化为交变载荷作用到标准力传感器和待标定力传感器上。

其中，还包括垫片和底座，所述垫片设置在压电叠堆的下端，所述底座设置在压力发生装置的底端用于支撑整个压力发生装置。

其中，还包括大质量块，所述大质量块设置在压力发生装置的底端用于防止外界对压电叠堆产生的位移造成干扰。

其中，还包括精密丝杠、锁紧螺母、顶梁，所述顶梁垂直连接导柱，所述旋转轮盘通过精密丝杠使标定工作台沿导柱上下滑动，所述锁紧螺母与精密丝杠螺纹连接用于固定精密丝杠与顶梁。

其中，所述柔性铰链杠杆放大机构采用结构对称的单轴圆弧形铰链结构。

本发明的优点在于：

本发明所述的力传感器的动态标定压力发生装置根据系统状态，通过改变交变正弦电压的频率，可形成较低频率的加载，也可形成300Hz以上的高频加载，结构简单体积小，比现有的低频正弦力加载装置更适合用于力传感器的动态标定。