一種力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述的自動(dòng)校準(zhǔn)方法采用自動(dòng)校準(zhǔn)裝置，步驟為：調(diào)節(jié)底座的高度，使電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)夾持的待測(cè)力錘與底座上的標(biāo)準(zhǔn)力傳感器處于臨界接觸點(diǎn)，電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)待測(cè)力錘敲擊標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，數(shù)據(jù)采集卡將標(biāo)準(zhǔn)力傳感器測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)U1和待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器測(cè)得的測(cè)量信號(hào)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(fù)若干次后，以M1為X軸，M2為Y軸繪制曲線，線性擬合n次測(cè)試獲得的M1和M2，得到 M2=k*M1+b，通過計(jì)算得到待測(cè)力錘的靈敏度是標(biāo)準(zhǔn)力傳感器靈敏度的k倍。
【專利說明】
一種力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種力錘靈敏度測(cè)量裝置，特別是公開一種力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法，適用于計(jì)量檢測(cè)行業(yè)對(duì)力錘靈敏度實(shí)施自動(dòng)校準(zhǔn)。
【背景技術(shù)】
[0002]力錘在汽車、飛機(jī)、核能、電子機(jī)械、機(jī)床、造船、土建等工程領(lǐng)域中，廣泛應(yīng)用于固有頻率、阻尼和振型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)參數(shù)分析。在這些行業(yè)中，為了設(shè)計(jì)出品質(zhì)優(yōu)良的各種結(jié)構(gòu)，評(píng)估和掌握結(jié)構(gòu)的諧振狀態(tài)，探測(cè)缺陷檢查質(zhì)量節(jié)約材料減輕重量改善性能，必須測(cè)量結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性以求得其頻率、阻尼、質(zhì)量、剛度和振型等這些反應(yīng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)最本質(zhì)的特性參數(shù)。因此采用力錘，通過敲擊產(chǎn)生脈沖激振的測(cè)量方法，已成為解決振動(dòng)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(diǎn):測(cè)量速度快、設(shè)備少、造價(jià)低、簡(jiǎn)單易行。而力錘自身的參數(shù)確定，對(duì)于后續(xù)力錘的應(yīng)用至關(guān)重要，特別是力錘的靈敏度會(huì)直接影響后續(xù)的測(cè)量結(jié)果。進(jìn)行力錘靈敏度校準(zhǔn)時(shí)，對(duì)敲擊力需求較高，需要保證敲擊點(diǎn)位置的重復(fù)性和敲擊方向正，同時(shí)要求敲擊力大小適當(dāng)。而目前市場(chǎng)上對(duì)力錘靈敏度的檢測(cè)普遍采用人工敲擊方式，由測(cè)試人員手動(dòng)記錄測(cè)試結(jié)果。人工敲擊很難滿足校準(zhǔn)要求，而且不僅檢測(cè)效率低下，還極容易產(chǎn)生人為誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，設(shè)計(jì)一種力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)過程自動(dòng)化，并滿足力錘靈敏度檢測(cè)要求。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法，其特征在于:所述的自動(dòng)校準(zhǔn)方法采用的校準(zhǔn)裝置包括底座、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、待測(cè)力錘、電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、氣源、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理器;具體實(shí)施步驟如下:
(1)在底座上固定標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，在電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上夾持待測(cè)力錘；
(2)調(diào)節(jié)底座的高度，使夾持在電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的待測(cè)力錘錘頭正下方為標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，并處于臨界接觸點(diǎn)；
(3)通過數(shù)據(jù)處理器將測(cè)試所需的設(shè)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(shè)定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后控制電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，使待測(cè)力錘與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器接觸并產(chǎn)生相互作用力；
(4)標(biāo)準(zhǔn)力傳感器測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul和待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器測(cè)得的測(cè)量信號(hào)U2通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)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(cè)量信號(hào)U2和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值M2和M1，完成一次測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml反應(yīng)了測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2;
(6)調(diào)節(jié)設(shè)定數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器將設(shè)定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送至數(shù)據(jù)采集卡并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)再控制電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，使每次測(cè)試時(shí)力錘對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)力傳感器產(chǎn)生不同的敲擊力，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml和測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2相應(yīng)發(fā)生變化;重復(fù)步驟(4)和(5)若干次，記次數(shù)為η，記錄η個(gè)最大值Ml和M2，以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml為X軸，測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2為Y軸繪制曲線；
(7 )線性擬合η次測(cè)試獲得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml和測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2，得到M2=k*Ml+b，通過公式計(jì)算得到了待測(cè)力錘的靈敏度是標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的靈敏度的k倍。
[0005]所述力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)方法使用的校準(zhǔn)裝置，包括底座、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、待測(cè)力錘、電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、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(cè)固定有標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，所述的氣源用于電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的氣動(dòng)控制，所述的電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)夾持待測(cè)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(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、待測(cè)力錘和標(biāo)準(zhǔn)力傳感器連接，所述的待測(cè)力錘隨著電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)待測(cè)力錘的錘頭正下方為標(biāo)準(zhǔn)力傳感器并處于臨界接觸點(diǎn)時(shí)，待測(cè)力錘與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器接觸并產(chǎn)生相互作用力，通過標(biāo)準(zhǔn)力傳感器測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)、通過待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器測(cè)得測(cè)量信號(hào)，所述的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和測(cè)量信號(hào)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(cè)力錘的錘頭與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器處于臨界接觸點(diǎn)時(shí)，待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器的軸線方向和標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)中由于采用人工敲擊方式，并手動(dòng)記錄測(cè)量結(jié)果造成的效率低下、人為誤差等問題，實(shí)現(xiàn)了力錘靈敏度校準(zhǔn)過程的自動(dòng)化。通過本發(fā)明方法，力錘靈敏度校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確，精度高，為后續(xù)力錘的使用保障了測(cè)量精度要求。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0008]圖2是本發(fā)明校準(zhǔn)過程中一次測(cè)試獲得的標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul曲線圖。
[0009]圖3是本發(fā)明校準(zhǔn)過程中一次測(cè)試獲得的待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)U2曲線圖。
[0010]圖4是本發(fā)明校準(zhǔn)過程中多次測(cè)試獲得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)最大值與測(cè)量信號(hào)最大值線性擬合曲線圖。
[0011]圖中:1、底座；2、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器；3、待測(cè)力錘；4、電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)；5、氣源；
6、數(shù)據(jù)采集卡；7、數(shù)據(jù)處理器。
【具體實(shí)施方式】
[0012]根據(jù)附圖1，本發(fā)明力錘自動(dòng)校準(zhǔn)裝置的構(gòu)成包括底座1、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2、待測(cè)力錘3、電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)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(cè)固定標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2，電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)4夾持待測(cè)力錘3。數(shù)據(jù)處理器7通過數(shù)據(jù)采集卡6將設(shè)定數(shù)據(jù)輸給電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)4，使電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)4勻速旋轉(zhuǎn)，待測(cè)力錘3隨著電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)4旋轉(zhuǎn)，當(dāng)待測(cè)力錘3的錘頭正下方為標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2并處于臨界接觸點(diǎn)時(shí)，待測(cè)力錘3內(nèi)置的待測(cè)力傳感器的軸線方向和標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2的軸線方向一致，待測(cè)力錘3與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2接觸并產(chǎn)生相互作用力，標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器測(cè)得的測(cè)量信號(hào)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0013]根據(jù)附圖1?附圖4，本發(fā)明校準(zhǔn)方法的具體實(shí)施步驟如下:
1、在底座I上固定標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2，在電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)4上夾持待測(cè)力錘3。
[0014]2、調(diào)節(jié)固定了標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2的底座I的高度，使夾持在電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)4上的待測(cè)力錘3的錘頭正下方為標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2，并處于臨界接觸點(diǎn)。
[0015]3、通過數(shù)據(jù)處理器7將測(cè)試所需的設(shè)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(shè)定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后控制電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)4旋轉(zhuǎn)，使待測(cè)力錘3與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2接觸并產(chǎn)生相互作用力。
[0016]4、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul和待測(cè)力錘3內(nèi)置的待測(cè)力傳感器測(cè)得的測(cè)量信號(hào)U2通過數(shù)據(jù)采集卡6進(jìn)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(cè)量信號(hào)U2和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值M2和Ml，完成一次測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml就反應(yīng)了測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2。
[0018]6、調(diào)節(jié)設(shè)定數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器7將設(shè)定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送至數(shù)據(jù)采集卡6并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)再控制電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)4旋轉(zhuǎn)，使每次測(cè)試時(shí)力錘3對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)力傳感器2產(chǎn)生不同的敲擊力，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml和測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2相應(yīng)發(fā)生變化;重復(fù)步驟4和5若干次(記次數(shù)為η)，記錄η個(gè)最大值Ml和M2，以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml為X軸，測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2為Y軸繪制曲線。
[0019]7、線性擬合η次測(cè)試獲得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml和測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2，得到M2=k*Ml+b，通過公式計(jì)算得到了待測(cè)力錘的靈敏度為標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的靈敏度的k倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)方法，其特征在于:所述的自動(dòng)校準(zhǔn)方法采用的校準(zhǔn)裝置包括底座、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、待測(cè)力錘、電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、氣源、數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)處理器；具體實(shí)施步驟如下: (1)在底座上固定標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，在電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上夾持待測(cè)力錘； (2)調(diào)節(jié)底座的高度，使夾持在電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的待測(cè)力錘錘頭正下方為標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，并處于臨界接觸點(diǎn)； (3)通過數(shù)據(jù)處理器將測(cè)試所需的設(shè)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(shè)定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后控制電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，使待測(cè)力錘與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器接觸并產(chǎn)生相互作用力； (4)標(biāo)準(zhǔn)力傳感器測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul和待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器測(cè)得的測(cè)量信號(hào)U2通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)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(cè)量信號(hào)U2和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值M2和Ml，完成一次測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml反應(yīng)了測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2; (6)調(diào)節(jié)設(shè)定數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理器將設(shè)定數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送至數(shù)據(jù)采集卡并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)再控制電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，使每次測(cè)試時(shí)力錘對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)力傳感器產(chǎn)生不同的敲擊力，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml和測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2相應(yīng)發(fā)生變化;重復(fù)步驟(4)和(5)若干次，記次數(shù)為η，記錄η個(gè)最大值Ml和M2，以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml為X軸，測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2為Y軸繪制曲線； (7)線性擬合η次測(cè)試獲得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)Ul的最大值Ml和測(cè)量信號(hào)U2的最大值M2，得到M2=k*Ml+b，通過公式計(jì)算得到了待測(cè)力錘的靈敏度是標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的靈敏度的k倍。2.—種權(quán)利要求1所述力錘靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)方法使用的校準(zhǔn)裝置，其特征在于:所述的校準(zhǔn)裝置包括底座、標(biāo)準(zhǔn)力傳感器、待測(cè)力錘、電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、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(cè)固定有標(biāo)準(zhǔn)力傳感器，所述的氣源用于電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的氣動(dòng)控制，所述的電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)夾持待測(cè)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(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、待測(cè)力錘和標(biāo)準(zhǔn)力傳感器連接，所述的待測(cè)力錘隨著電控氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)待測(cè)力錘的錘頭正下方為標(biāo)準(zhǔn)力傳感器并處于臨界接觸點(diǎn)時(shí)，待測(cè)力錘與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器接觸并產(chǎn)生相互作用力，通過標(biāo)準(zhǔn)力傳感器測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)、通過待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器測(cè)得測(cè)量信號(hào)，所述的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和測(cè)量信號(hào)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(quán)利要求2所述的力錘靈敏度自動(dòng)校裝置，其特征在于:所述的待測(cè)力錘的錘頭與標(biāo)準(zhǔn)力傳感器處于臨界接觸點(diǎn)時(shí)，待測(cè)力錘內(nèi)置的待測(cè)力傳感器的軸線方向和標(biāo)準(zhǔn)力傳感器的軸線方向一致。
【文檔編號(hào)】G01L25/00GK106052956SQ201610580447
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月22日 公開號(hào)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(qǐng)人】上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院