[发明专利]基于激光位移传感器的天平校准装置及校准方法

说明书

本发明公开了一种基于激光位移传感器的天平校准装置及校准方法，包括：校准基座，其通过螺杆固定在地面上；天平支杆，其通过锥面与校准基座内锥孔紧固连接；天平，其通过锥面与天平支杆的天平端内锥孔紧固连接；加载环，其通过内锥孔与天平前段锥面紧固连接；激光位移传感器支架，其通过螺杆固定在地面上，确保安装的垂直度；激光位移传感器，其通过螺杆固定在激光位移传感器支架上。本发明能实现基于激光位移传感器的天平校准过程。通过过激光位移传感器测量天平支杆组成的悬臂系统在天平端的位移量，可建立该位移与加载量的函数关系，从而得到基于结构位移的天平吹风公式。

技术领域

本发明属于航空航天试验技术领域，具体涉及一种基于激光位移传感器的天平校准装置及校准方法。

背景技术

应变天平是风洞测力试验中最重要的测量仪器，天平静态校准是应变天平在风洞测力试验前重要的过程，天平校准的目的是得到应变天平的吹风公式，因此，天平校准是评估应变天平性能的重要环节。在传统的电阻应变天平的校准过程中，载荷施加在天平上，天平产生应变，粘贴在天平测量元件上的应变计组成电桥电压发生变化，通过建立电桥输出与加载量的函数关系，从而得到应变天平的吹风公式。

激光位移传感器具有测量范围大，分辨率高，响应快等优点，常用于结构微小变形的测量。在天平校准过程中，应变天平通过支杆固连在校准架上，形成悬臂结构，在天平处(悬臂端部)加卸载时，会产生一定量的变形，而且变形量是与加载量存在线性关系的。通过激光位移传感器测量天平支杆组成的悬臂系统在天平端的位移量，可建立该位移与加载量的函数关系，从而得到基于结构位移的天平吹风公式。

为充分利用激光位移传感器测量优势，设计一种实现基于激光位移传感器的天平校准装置是非常有意义的。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于激光位移传感器的天平校准装置，包括：

校准基座，其可拆卸连接在地面上，所述校准基座上设置有校准基座内锥孔；

天平支杆，其一端具有天平支杆锥面，另一端具有中空结构，所述中空结构内连接有天平后端固定套，所述天平后端固定套内具有天平后端内锥孔；所述天平支杆通过天平支杆锥面与校准基座上的校准基座内锥孔相匹配紧固连接；

天平，其具有前端锥面和后端锥面；所述天平通过后端锥面与天平后端固定套内的天平后端内锥孔紧固连接；

加载环，其具有容纳空腔，所述容纳空腔内连接有天平前端固定套；所述天平前端固定套内具有天平前端内锥孔，所述天平前端固定套通过天平前端内锥孔与天平的前段锥面相匹配紧固连接；所述加载环的外表面上有设置有用于固定天平六个分量的加载托盘的十二个桁架结构；所述加载环的前端设置有至少六个基准圆盘；

激光位移传感器支架，其可拆卸连接在地面上，且所述激光位移传感器支架位于加载环的前端；

至少六个激光位移传感器，其可拆卸连接在激光位移传感器支架上，且至少六个激光位移传感器上测量孔的位置与加载环上的至少六个基准圆盘同轴。

优选的是，所述加载环包括一体成型的圆柱筒和连接在圆柱筒前端的方形板；所述圆柱筒的外表面上一体成型设置有用于固定天平六个分量的加载托盘的十二个桁架结构；所述方形板上一体成型设置有至少六个基准圆盘；所述方形板上设置的至少六个基准圆盘均为水平或竖直布置。

优选的是，所述十二个桁架结构的布置方式为：在所述圆柱筒的上表面和下表面均对称布置有两个桁架结构，在所述圆柱筒的前表面和后表面均对称布置有四个桁架结构。

优选的是，至少六个所述基准圆盘的布置方式为：在所述方形板的前表面均匀设置至少四个基准圆盘，在所述方形板的上表面设置至少一个基准圆盘，在所述方形板的左表面设置至少一个基准圆盘。