一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置论文和设计-王海渊

全文摘要

本实用新型公开了一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其包括平台底座和标准力传感器，所述平台底座上竖直固定设置若干支撑杆，所述支撑杆顶部水平设有顶板，所述标准力传感器设于平台底座上；该冲击试验装置还包括落锤、待校准的加速度传感器、加速度采集装置和冲击力采集装置，所述待校准的加速度传感器可拆卸的设于落锤顶部，所述待校准的加速度传感器通过信号线与加速度采集装置连接，所述标准力传感器通过信号线与冲击力采集装置连接。该冲击试验装置实现了对加速度传感器的校准；该冲击试验装置结构简单，操作方便，成本低，校准精确度高，适用于大量程加速度传感器的校准。

主设计要求

1.一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其包括平台底座(1)和标准力传感器(2)，所述平台底座(1)上竖直固定设置若干支撑杆(3)，所述支撑杆(3)顶部水平设有顶板(4)，所述标准力传感器(2)设于平台底座(1)上；其特征在于：该冲击试验装置还包括落锤(5)、待校准的加速度传感器(6)、加速度采集装置(7)和冲击力采集装置(8)，所述待校准的加速度传感器(6)可拆卸的设于落锤(5)顶部，所述待校准的加速度传感器(6)通过信号线与加速度采集装置(7)连接，所述标准力传感器(2)通过信号线与冲击力采集装置(8)连接；所述平台底座(1)和顶板(4)之间竖直设置若干滑杆(9)，所述落锤(5)侧面设有挂耳(10)，且所述挂耳(10)可沿滑杆(9)相对滑动；所述待校准的加速度传感器(6)和标准力传感器(2)均位于落锤(5)的竖直中心线上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其特征在于：所述顶板(4)中心处设有通孔(11)，所述待校准的加速度传感器(6)与加速度采集装置(7)之间的信号线贯穿顶板(4)上的通孔(11)设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其特征在于：所述平台底座(1)和顶板(4)之间竖直设有标尺(12)。

4.根据权利要求3所述的一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其特征在于：所述标尺(12)底部设有调高垫片(13)。

5.根据权利要求1所述的一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其特征在于：所述平台底座(1)底部设置若干调平旋钮(14)。

6.根据权利要求1所述的一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其特征在于：所述平台底座(1)上设有水平仪(15)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冲击试验装置，具体的涉及一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置。

背景技术

加速度传感器是一种能够测量运动物体加速度的传感器，目前加速度传感器是物体模态、振动、冲击等试验中普遍使用的测试传感器。为了保证试验结果的可靠性，要求加速度传感器必须定期进行校准。实际应用中校准方法常采用比较标定法，其通常要求选择高精度振动台，一方面设备养护不易；另一方面费用较高，增加了成本投入。而且，对于大量程的加速度传感器而言，振动台往往很难产生较高的激励加速度。因此，有必要设计一种简单方便、安全可靠的用于校准加速度传感器的冲击试验装置。

实用新型内容

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于：提供一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其解决了现有校准大量程加速度传感器装置所存在的养护不易、费用高、成本投入高等如上所述的技术问题。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其包括平台底座和标准力传感器，所述平台底座上竖直固定设置若干支撑杆，所述支撑杆顶部水平设有顶板，所述标准力传感器设于平台底座上；该冲击试验装置还包括落锤、待校准的加速度传感器、加速度采集装置和冲击力采集装置，所述待校准的加速度传感器可拆卸的设于落锤顶部，所述待校准的加速度传感器通过信号线与加速度采集装置连接，所述标准力传感器通过信号线与冲击力采集装置连接；所述平台底座和顶板之间竖直设置若干滑杆，所述落锤侧面设有挂耳，且所述挂耳可沿滑杆相对滑动；所述待校准的加速度传感器和标准力传感器均位于落锤的竖直中心线上。

本实用新型还存在以下技术特征：

优选地，所述顶板中心处设有通孔，所述待校准的加速度传感器与加速度采集装置之间的信号线贯穿顶板上的通孔设置。

优选地，所述平台底座和顶板之间竖直设有标尺。

优选地，所述标尺底部设有调高垫片。

优选地，所述平台底座底部设置若干调平旋钮。

优选地，所述平台底座上设有水平仪。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：该用于校准加速度传感器的冲击试验装置实现了对大量程加速度传感器的校准；该冲击试验装置结构简单，操作方便，成本低，校准精确度高，适用于大量程加速度传感器的校准。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

其中：1-平台底座，2-标准力传感器，3-支撑杆，4-顶板，5-落锤，6-待校准的加速度传感器，7-加速度采集装置，8-冲击力采集装置，9-滑杆，10-挂耳，11-通孔，12-标尺，13-调高垫片，14-调平旋钮，15-水平仪。

具体实施方式

参照图1所示，对本用于校准加速度传感器的冲击试验装置的结构特征详述如下：

一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其包括平台底座1和标准力传感器2，所述平台底座1上竖直固定设置若干支撑杆3，所述支撑杆3顶部水平设有顶板4，所述标准力传感器2设于平台底座1上；该冲击试验装置还包括落锤5、待校准的加速度传感器6、加速度采集装置7和冲击力采集装置8，所述待校准的加速度传感器6可拆卸的设于落锤5顶部，所述待校准的加速度传感器6通过信号线与加速度采集装置7连接，所述标准力传感器2通过信号线与冲击力采集装置8连接。

具体的，平台底座1采用实心铁质长方体；支撑杆3设有四个，且分别位于实心铁质长方体的平台底座1上表面的四角位置处；其中，支撑杆3底端垂直焊接在平台底座1上，支撑杆3顶端外围设有螺纹，且支撑杆3顶端贯穿顶板4，通过螺丝固定。

标准力传感器2采用经过上一级校准机构校准确认的力传感器，从水平方向引出信号线与冲击力采集装置8连接，平台底座1上于落锤5的正下方位置处固定设有螺杆，标准力传感器2底部设有与螺杆相适配的螺纹，标准力传感器2与平台底座1可拆卸连接。落锤5采用实心圆柱体；落锤5顶部中心处固定设有螺杆，待校准的加速度传感器6底部设有与螺杆相适配的螺纹，待校准的加速度传感器6与落锤5可拆卸连接。

所述平台底座1和顶板4之间竖直设置若干滑杆9，所述落锤5侧面设有挂耳10，且所述挂耳10可沿滑杆9相对滑动。其中，滑杆9外表面光滑，便于引导落锤5下滑。

具体的，滑杆9设有两个，且滑杆9底端与平台底座1固定连接，滑杆9顶端贯穿顶板4螺纹连接；挂耳10对立的设于落锤5外侧，其中，挂耳10贯穿滑杆9设置，且挂耳10可沿滑杆9相对滑动。

另外，所述待校准的加速度传感器6和标准力传感器2均位于落锤5的竖直中心线上；即可提高该冲击试验装置的精确度。

作为本实用新型的优选方案，结合图1所示；

优选地，所述顶板4中心处设有通孔11，所述待校准的加速度传感器6与加速度采集装置7之间的信号线贯穿顶板4上的通孔11设置。即可将待校准的加速度传感器6的信号线从顶板4上方引出，减少由于信号线引起的测量误差。

所述平台底座1和顶板4之间竖直设有标尺12；即可标识落锤5自由下落的高度；对比每次落锤5落距及对应的冲击力值，后续数次冲击试验可根据记录调整落距，从而产生特定需要范围的力值。

进一步地，所述标尺12底部设有调高垫片13；用于调整标尺12的起始端与标准力传感器2的顶部高度一致；从而可更精确的获取落锤5自由下落的高度。

具体的，标尺12设置两个，分别置于平台底座1两端，其中，顶板4底部与标尺12顶端的对应位置设有安装部，从而可将标尺12底端置于平台底座1上，标尺12顶端与顶板4底部的安装部配合稳固定位；其中安装部可采用凹槽或长条孔。当标准力传感器2稳固的置于平台底座1上时，采用调高垫片13置于标尺12底部，使标尺12的起始端与标准力传感器2的上表面处于同一水平线，从而可精确的记录落锤5自由下落的高度。

为提高该冲击试验装置的精准水平，保证平台底座1的平稳性；所述平台底座1底部设置若干调平旋钮14；具体的，于实心铁质长方体的平台底座1底部四角位置处设置四个调平旋钮14；即可通过调节对应的调平旋钮14，使平台底座1稳固。

为进一步提高该冲击试验装置的精准水平，保证平台底座1的水平要求，所述平台底座1上设有水平仪15。

该用于校准加速度传感器的冲击试验装置在校准时，具体操作如下：

1)测量落锤5的质量m_c<\/sub>；

2)将标准力传感器2安装到平台底座1上，并将其通过信号线与冲击力采集装置8连接；

3)可根据测量需要在标准力传感器2上表面垫缓冲材料，如橡胶垫、尼龙垫等；

4)调整调高垫片13的高度，使得标尺12的起始端与标准力传感器2的上表面处于同一水平线；

5)测量待校准的加速度传感器6及其信号线的质量m_j<\/sub>；

6)将待校准的加速度传感器6固定安装于落锤5上，使得待校准的加速度传感器6、落锤5、标准力传感器2中心重合；而后将待校准的加速度传感器6通过信号线与加速度采集装置7连接；

7)将落锤5抬升一定高度，松手使其自然下落；当落锤5撞击标准力传感器2时，冲击力采集装置8记录标准力传感器2受到的最大冲击力值f_{s<\/sub>，加速度采集装置7记录待校准的加速度传感器6输出的最大电压值u，记录落锤5高度；}

此时，落锤5受到的力为f_{n<\/sub>＝f_{c<\/sub>+f_{g<\/sub>，其中f_{g<\/sub>为落锤5受到的重力，f_{c<\/sub>为碰撞产生的冲击力。}}}}}

根据牛顿第三定律，此时，落锤5受到大小相等，方向相反的冲击力力f_{c<\/sub>＝-f_s<\/sub>；}

根据牛顿第二定律，此时，落锤5的加速度a和它的受力间的关系为：f_{n<\/sub>＝a*(m_{c<\/sub>+m_j<\/sub>)；}}

因此，可以计算本次锤击过程落锤5的最大加速度为：

a＝f_{n<\/sub>\/(m_{c<\/sub>+m_j<\/sub>)；}}

8)由于待校准的加速度传感器6与落锤5之间是硬性连接，所以它们具有相同的运动状态，即待校准的加速度传感器6最大加速度也为a；

9)计算当前待校准的加速度传感器6的灵敏度k为：

k＝u\/a＝u*(m_{c<\/sub>+m_{j<\/sub>)\/f_{n<\/sub>＝u*(m_{c<\/sub>+m_{j<\/sub>)\/(f_{g<\/sub>+f_{c<\/sub>)＝u*(m_{c<\/sub>+m_{j<\/sub>)\/(f_{g<\/sub>-f_s<\/sub>)}}}}}}}}}}

在实际校准过程中，如果|f_{s<\/sub>|远大于|f_{g<\/sub>|则可近似得到k≈-u*(m_{c<\/sub>+m_{j<\/sub>)\/f_{s<\/sub>；否则，采用f_{g<\/sub>＝(m_{c<\/sub>+m_{j<\/sub>)*g，代入公式进行计算；g为重力加速度，一般计算选取g≈9.8m\/s^{2<\/sup>进行计算。}}}}}}}}}

10)在待校准的加速度传感器6标称的测量范围内，将落锤5抬升的高度依次等间隔的进行多次实验，重复步骤7)至步骤9)进行测量，即可获得关于待校准的加速度传感器6灵敏度的校准曲线；

11)对比每次落锤5的高度及冲击力采集装置8记录的对应的标准力传感器2受到的最大冲击力值f_{s<\/sub>，后续可根据记录，调整落锤5的高度，从而产生特定需要范围的力值。}

本实用新型提供一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置，其实现了对大量程加速度传感器的精确校准；该冲击试验装置结构简单，操作方便，成本低，灵活快捷，适用于大量程加速度传感器的校准。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

设计图

一种用于校准加速度传感器的冲击试验装置论文和设计

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主设计要求

设计方案

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