一種力錘靈敏度自動校準裝置及其校準方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種力錘靈敏度自動校準裝置及其校準方法，其特征在于：所述的自動校準方法采用自動校準裝置，步驟為：調節(jié)底座的高度，使電控氣動旋轉平臺夾持的待測力錘與底座上的標準力傳感器處于臨界接觸點，電控氣動旋轉平臺旋轉帶動待測力錘敲擊標準力傳感器，數(shù)據(jù)采集卡將標準力傳感器測得的標準信號U1和待測力錘內置的待測力傳感器測得的測量信號U2傳輸至數(shù)據(jù)處理器，分別提取U2和U1的最大值M2和M1，重復若干次后，以M1為X軸，M2為Y軸繪制曲線，線性擬合n次測試獲得的M1和M2，得到 M2=k*M1+b，通過計算得到待測力錘的靈敏度是標準力傳感器靈敏度的k倍。
【專利說明】
一種力錘靈敏度自動校準裝置及其校準方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種力錘靈敏度測量裝置，特別是公開一種力錘靈敏度自動校準裝置及其校準方法，適用于計量檢測行業(yè)對力錘靈敏度實施自動校準。
【背景技術】
[0002]力錘在汽車、飛機、核能、電子機械、機床、造船、土建等工程領域中，廣泛應用于固有頻率、阻尼和振型的動態(tài)響應參數(shù)分析。在這些行業(yè)中，為了設計出品質優(yōu)良的各種結構，評估和掌握結構的諧振狀態(tài)，探測缺陷檢查質量節(jié)約材料減輕重量改善性能，必須測量結構和系統(tǒng)的動態(tài)特性以求得其頻率、阻尼、質量、剛度和振型等這些反應結構和系統(tǒng)最本質的特性參數(shù)。因此采用力錘，通過敲擊產生脈沖激振的測量方法，已成為解決振動工程問題的重要工具。與穩(wěn)態(tài)法相比力錘激振法有顯著的優(yōu)點:測量速度快、設備少、造價低、簡單易行。而力錘自身的參數(shù)確定，對于后續(xù)力錘的應用至關重要，特別是力錘的靈敏度會直接影響后續(xù)的測量結果。進行力錘靈敏度校準時，對敲擊力需求較高，需要保證敲擊點位置的重復性和敲擊方向正，同時要求敲擊力大小適當。而目前市場上對力錘靈敏度的檢測普遍采用人工敲擊方式，由測試人員手動記錄測試結果。人工敲擊很難滿足校準要求，而且不僅檢測效率低下，還極容易產生人為誤差。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，設計一種力錘靈敏度自動校準裝置及其校準方法，實現(xiàn)校準過程自動化，并滿足力錘靈敏度檢測要求。
[0004]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種力錘靈敏度自動校準裝置及其校準方法，其特征在于:所述的自動校準方法采用的校準裝置包括底座、標準力傳感器、待測力錘、電控氣動旋轉平臺、氣源、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理器;具體實施步驟如下:
(1)在底座上固定標準力傳感器，在電控氣動旋轉平臺上夾持待測力錘；
(2)調節(jié)底座的高度，使夾持在電控氣動旋轉平臺上的待測力錘錘頭正下方為標準力傳感器，并處于臨界接觸點；
(3)通過數(shù)據(jù)處理器將測試所需的設定數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將收到的設定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號轉換成模擬信號后控制電控氣動旋轉平臺旋轉，使待測力錘與標準力傳感器接觸并產生相互作用力；
(4)標準力傳感器測得的標準信號Ul和待測力錘內置的待測力傳感器測得的測量信號U2通過數(shù)據(jù)采集卡進行采集，并傳輸至數(shù)據(jù)處理器；
(5)數(shù)據(jù)處理器分別提取測量信號U2和標準信號Ul的最大值M2和M1，完成一次測試，標準信號Ul的最大值Ml反應了測量信號U2的最大值M2;
(6)調節(jié)設定數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器將設定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳送至數(shù)據(jù)采集卡并轉換成模擬信號再控制電控氣動旋轉平臺旋轉，使每次測試時力錘對于標準力傳感器產生不同的敲擊力，標準信號Ul的最大值Ml和測量信號U2的最大值M2相應發(fā)生變化;重復步驟(4)和(5)若干次，記次數(shù)為η，記錄η個最大值Ml和M2，以標準信號Ul的最大值Ml為X軸，測量信號U2的最大值M2為Y軸繪制曲線；
(7 )線性擬合η次測試獲得的標準信號Ul的最大值Ml和測量信號U2的最大值M2，得到M2=k*Ml+b，通過公式計算得到了待測力錘的靈敏度是標準力傳感器的靈敏度的k倍。
[0005]所述力錘靈敏度自動校準方法使用的校準裝置，包括底座、標準力傳感器、待測力錘、電控氣動旋轉平臺、氣源、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理器;所述的底座上平面的一側固定有標準力傳感器，所述的氣源用于電控氣動旋轉平臺的氣動控制，所述的電控氣動旋轉平臺夾持待測力錘，所述的數(shù)據(jù)處理器連接數(shù)據(jù)采集卡，所述的數(shù)據(jù)采集卡還分別與電控氣動旋轉平臺、待測力錘和標準力傳感器連接，所述的待測力錘隨著電控氣動旋轉平臺旋轉，當待測力錘的錘頭正下方為標準力傳感器并處于臨界接觸點時，待測力錘與標準力傳感器接觸并產生相互作用力，通過標準力傳感器測得的標準信號、通過待測力錘內置的待測力傳感器測得測量信號，所述的標準信號和測量信號輸出至數(shù)據(jù)采集卡后再輸出給數(shù)據(jù)處理器。所述的待測力錘的錘頭與標準力傳感器處于臨界接觸點時，待測力錘內置的待測力傳感器的軸線方向和標準力傳感器的軸線方向一致。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明裝置解決了傳統(tǒng)力錘校準中由于采用人工敲擊方式，并手動記錄測量結果造成的效率低下、人為誤差等問題，實現(xiàn)了力錘靈敏度校準過程的自動化。通過本發(fā)明方法，力錘靈敏度校準結果準確，精度高，為后續(xù)力錘的使用保障了測量精度要求。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明力錘靈敏度自動校準裝置的結構簡圖。
[0008]圖2是本發(fā)明校準過程中一次測試獲得的標準傳感器輸出的標準信號Ul曲線圖。
[0009]圖3是本發(fā)明校準過程中一次測試獲得的待測力錘內置的待測力傳感器輸出的測量信號U2曲線圖。
[0010]圖4是本發(fā)明校準過程中多次測試獲得的標準信號最大值與測量信號最大值線性擬合曲線圖。
[0011]圖中:1、底座；2、標準力傳感器；3、待測力錘；4、電控氣動旋轉平臺；5、氣源；
6、數(shù)據(jù)采集卡；7、數(shù)據(jù)處理器。
【具體實施方式】
[0012]根據(jù)附圖1，本發(fā)明力錘自動校準裝置的構成包括底座1、標準力傳感器2、待測力錘3、電控氣動旋轉平臺4、氣源5、數(shù)據(jù)采集卡6、數(shù)據(jù)處理器7。底座I上平面的一側固定標準力傳感器2，電控氣動旋轉平臺4夾持待測力錘3。數(shù)據(jù)處理器7通過數(shù)據(jù)采集卡6將設定數(shù)據(jù)輸給電控氣動旋轉平臺4，使電控氣動旋轉平臺4勻速旋轉，待測力錘3隨著電控氣動旋轉平臺4旋轉，當待測力錘3的錘頭正下方為標準力傳感器2并處于臨界接觸點時，待測力錘3內置的待測力傳感器的軸線方向和標準力傳感器2的軸線方向一致，待測力錘3與標準力傳感器2接觸并產生相互作用力，標準力傳感器2測得的標準信號和待測力錘內置的待測力傳感器測得的測量信號輸出至數(shù)據(jù)采集卡6，數(shù)據(jù)采集卡6將數(shù)據(jù)輸出給數(shù)據(jù)處理器7進行數(shù)據(jù)處理。
[0013]根據(jù)附圖1?附圖4，本發(fā)明校準方法的具體實施步驟如下:
1、在底座I上固定標準力傳感器2，在電控氣動旋轉平臺4上夾持待測力錘3。
[0014]2、調節(jié)固定了標準力傳感器2的底座I的高度，使夾持在電控氣動旋轉平臺4上的待測力錘3的錘頭正下方為標準力傳感器2，并處于臨界接觸點。
[0015]3、通過數(shù)據(jù)處理器7將測試所需的設定數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)采集卡6，數(shù)據(jù)采集卡6將收到的設定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號轉換成模擬信號后控制電控氣動旋轉平臺4旋轉，使待測力錘3與標準力傳感器2接觸并產生相互作用力。
[0016]4、標準力傳感器2測得的標準信號Ul和待測力錘3內置的待測力傳感器測得的測量信號U2通過數(shù)據(jù)采集卡6進行采集，并傳輸至數(shù)據(jù)處理器7。
[0017]5、數(shù)據(jù)處理器7分別提取測量信號U2和標準信號Ul的最大值M2和Ml，完成一次測試，標準信號Ul的最大值Ml就反應了測量信號U2的最大值M2。
[0018]6、調節(jié)設定數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器7將設定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳送至數(shù)據(jù)采集卡6并轉換成模擬信號再控制電控氣動旋轉平臺4旋轉，使每次測試時力錘3對于標準力傳感器2產生不同的敲擊力，標準信號Ul的最大值Ml和測量信號U2的最大值M2相應發(fā)生變化;重復步驟4和5若干次(記次數(shù)為η)，記錄η個最大值Ml和M2，以標準信號Ul的最大值Ml為X軸，測量信號U2的最大值M2為Y軸繪制曲線。
[0019]7、線性擬合η次測試獲得的標準信號Ul的最大值Ml和測量信號U2的最大值M2，得到M2=k*Ml+b，通過公式計算得到了待測力錘的靈敏度為標準力傳感器的靈敏度的k倍。
【主權項】
1.一種力錘靈敏度自動校準方法，其特征在于:所述的自動校準方法采用的校準裝置包括底座、標準力傳感器、待測力錘、電控氣動旋轉平臺、氣源、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理器；具體實施步驟如下: (1)在底座上固定標準力傳感器，在電控氣動旋轉平臺上夾持待測力錘； (2)調節(jié)底座的高度，使夾持在電控氣動旋轉平臺上的待測力錘錘頭正下方為標準力傳感器，并處于臨界接觸點； (3)通過數(shù)據(jù)處理器將測試所需的設定數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將收到的設定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號轉換成模擬信號后控制電控氣動旋轉平臺旋轉，使待測力錘與標準力傳感器接觸并產生相互作用力； (4)標準力傳感器測得的標準信號Ul和待測力錘內置的待測力傳感器測得的測量信號U2通過數(shù)據(jù)采集卡進行采集，并傳輸至數(shù)據(jù)處理器； (5)數(shù)據(jù)處理器分別提取測量信號U2和標準信號Ul的最大值M2和Ml，完成一次測試，標準信號Ul的最大值Ml反應了測量信號U2的最大值M2; (6)調節(jié)設定數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器將設定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳送至數(shù)據(jù)采集卡并轉換成模擬信號再控制電控氣動旋轉平臺旋轉，使每次測試時力錘對于標準力傳感器產生不同的敲擊力，標準信號Ul的最大值Ml和測量信號U2的最大值M2相應發(fā)生變化;重復步驟(4)和(5)若干次，記次數(shù)為η，記錄η個最大值Ml和M2，以標準信號Ul的最大值Ml為X軸，測量信號U2的最大值M2為Y軸繪制曲線； (7)線性擬合η次測試獲得的標準信號Ul的最大值Ml和測量信號U2的最大值M2，得到M2=k*Ml+b，通過公式計算得到了待測力錘的靈敏度是標準力傳感器的靈敏度的k倍。2.—種權利要求1所述力錘靈敏度自動校準方法使用的校準裝置，其特征在于:所述的校準裝置包括底座、標準力傳感器、待測力錘、電控氣動旋轉平臺、氣源、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理器;所述的底座上平面的一側固定有標準力傳感器，所述的氣源用于電控氣動旋轉平臺的氣動控制，所述的電控氣動旋轉平臺夾持待測力錘，所述的數(shù)據(jù)處理器連接數(shù)據(jù)采集卡，所述的數(shù)據(jù)采集卡還分別與電控氣動旋轉平臺、待測力錘和標準力傳感器連接，所述的待測力錘隨著電控氣動旋轉平臺旋轉，當待測力錘的錘頭正下方為標準力傳感器并處于臨界接觸點時，待測力錘與標準力傳感器接觸并產生相互作用力，通過標準力傳感器測得的標準信號、通過待測力錘內置的待測力傳感器測得測量信號，所述的標準信號和測量信號輸出至數(shù)據(jù)采集卡后再輸出給數(shù)據(jù)處理器。3.根據(jù)權利要求2所述的力錘靈敏度自動校裝置，其特征在于:所述的待測力錘的錘頭與標準力傳感器處于臨界接觸點時，待測力錘內置的待測力傳感器的軸線方向和標準力傳感器的軸線方向一致。
【文檔編號】G01L25/00GK106052956SQ201610580447
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月22日 公開號201610580447.X, CN 106052956 A, CN 106052956A, CN 201610580447, CN-A-106052956, CN106052956 A, CN106052956A, CN201610580447, CN201610580447.X
【發(fā)明人】劉一, 潘良明, 劉立群, 陳云慶
【申請人】上海市計量測試技術研究院