一种力传感器固有频率测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及测量装置领域，特别是一种力传感器固有频率测量装置。


背景技术：

2.力传感器是用于测量力值参数的敏感器件，既可以用于测量静态力，可也以用于测量动态力。对于静态力的测量，力传感器及其指示仪表仅需要进行示值校准即可，但对于动态测量过程，不仅需要对力传感器的静态灵敏度进行校准，还必须要对传感器的固有频率进行校准，才能确定力传感器的动态特性是否符合动态测量要求。根据jjg 556-2011《轴向加荷疲劳试验机检定规程》的要求，在测量动态力时，要求测量传感器系统的固有频率至少要达到被测频率的15倍以上，这是对力传感器用于动态测量时的基本技术要求。如果力传感器的固有频率达不到技术要求，会导致测量误差较大，无法准确测量动态力力值的幅值。
3.现行技术规范中仅有固有频率测量方法的简单描述，jjf 1053-1996《负荷传感器动态特性校准规范》中固有频率的测量可由幅频特性的谐振峰获得；《动态力传感器校准规范》征求意见稿中指出，固有频率可由力锤和动态信号分析仪测得。
4.上述两种测量方法均属于动态测量法。目前固有频率的通用测定方法一般采取随机振动法和脉冲振动法。
5.随机振动法是将被测力传感器安装在振动试验台上，给予随机振动信号，测量应答点的振动信号，利用fft变换将该信号时域曲线转化为频域曲线。根据频域曲线，测得被测传感器的固有频率的方法。
6.脉冲振动法是将被测力传感器用悬挂装置悬挂起来，对于量程小的传感器，可以采用脉冲锤在传感器上给予一个冲击脉冲；对于较大量程的力传感器，需要利用落锤标准装置，测量信号的频响特性，获得被测传感器的固有频率。
7.利用上述方法，虽然在理论上能够测出力传感器的固有频率，但在实际测量过程中存在多方面的影响，会导致测量准确度偏低或测量不确定度偏大。
8.1)传感器安装位置不同、振动及测量装置引入的不确定度均会对测量结果产生影响。无论是利用随机振动法还是脉冲振动法，力传感器在振动试验台或悬挂机构的安装位置不同会导致测量结果出现较大的偏差；振动台的失真度、均匀度、稳定度以及频响测量仪器引入的不确定度也较大。
9.2)对力传感器不同位置进行激励也会带来较大影响。无论用随机振动法还是用脉冲法振动进行力传感器固有频率测试，如果改变激励点的位置，固有频率测量结果也会发生一定的变化。
10.以上影响的原因是被测传感器的结构并不是完全的规则结构，导致无论是安装位置还是激励点位置，均会对测量结果带来很大的影响，使得固有频率的测量不确定度较大。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种力传感器固有频率测量装置，以解决上述背景技术中所提出的技术问题。
12.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
13.一种力传感器固有频率测量装置，包括加荷装置、底座板、引伸计以及与所述引伸计电性连接的上位机；
14.所述底座板上设有环箍，所述环箍的上等距设置有多个凸起部，所述凸起部上套设有推杆，所述推杆的一端套设有弹簧，推杆的一端还固定有推板，推杆的另一端上设有锁紧螺母，推杆通过所述锁紧螺母固定在环箍上；
15.所述引伸计的刀头上设有夹紧机构，所述夹紧机构包括固定杆和调节杆，所述固定杆包括互相垂直的固定部和调节部，所述调节杆滑动连接在所述调节部上，调节杆和固定部之间形成用于夹持力传感器的夹持腔，调节杆通过沿调节部滑动调节所述夹持腔的大小，调节杆上还设置有用于安装引伸计的刀头的安装槽。
16.上述实用新型内容中，进一步的，所述调节部上设有滑槽，调节杆的一端穿过所述滑槽并通过调节螺母固定在调节部上。
17.上述实用新型内容中，进一步的，所述推板和固定部的内壁上分别设有第一弧形槽和第二弧形槽。
18.上述实用新型内容中，进一步的，所述推板内壁、固定部内壁、第一弧形槽内壁以及第二弧形槽内壁上均设有防滑纹。
19.上述实用新型内容中，进一步的，所述加荷装置为静重式加荷装置、电动加荷装置或液压加荷装置。
20.本实用新型的有益效果是：
21.本实用新型通过将力传感器固定，在静态下利用本实用新型提供的装置进行固有频率测量，克服了在动态测量法中的位置因素的影响，提高了力传感器固有频率的测量准确度。
附图说明
22.图1为本实用新型的结构示意图；
23.图2为本实用新型环箍结构示意图；
24.图3为本实用新型夹紧结构示意图；
25.图4为本实用新型夹紧机构与刀头之间的连接结构示意图。
26.图中，1-加荷装置，2-底座板，3-引伸计，3.1-刀头，4-上位机，5-环箍，5.1凸起部，6-推杆，7-弹簧，8-推板，8.1-第一弧形槽，9-锁紧螺母，10-固定杆，10.1-固定部，10.2-调节部，10.3-滑槽，10.4-第二弧形槽，11-调节杆，11.1-安装槽，12-夹持腔，13-调节螺母，14-力传感器。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外
不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
29.实施例：
30.一种力传感器固有频率测量装置，请参阅附图1-附图3所示，包括加荷装置1、底座板2、引伸计3以及与所述引伸计3电性连接的上位机4；所述加荷装置1为静重式加荷装置、电动加荷装置或液压加荷装置。
31.底座板2上设有环箍5，所述环箍5的上等距设置有多个凸起部5.1，所述凸起部5.1上套设有推杆6，所述推杆6的一端套设有弹簧7，推杆7的一端还固定有推板8，推杆6的另一端上设有锁紧螺母9，推杆6通过所述锁紧螺母9固定在环箍5上，在具体实施时，可在环箍5上设置四根推杆6，与四根推杆6连接的推板8可形成一个矩形的加持空间夹持待测量的力传感器。
32.引伸计3的刀头3.1上设有夹紧机构，所述夹紧机构包括固定杆10和调节杆11，所述固定杆10包括互相垂直的固定部10.1和调节部10.2，所述调节杆11滑动连接在所述调节部10.2上，调节杆11和固定部10.1之间形成用于夹持力传感器的夹持腔12，调节杆11通过沿调节部10.2滑动调节所述夹持腔12的大小，调节杆11上还设置有用于安装引伸计3的刀头3.1的安装槽11.1，具体的，所述调节部10.2上设有滑槽10.3，调节杆11的一端穿过所述滑槽10.3并通过调节螺母13固定在调节部10.2上，具体的使用使，请参阅附图4所示，先将引伸计3的两块刀头3.1分别安装在调节杆11的安装槽11.1中，松开调节螺母13，使调节杆11在滑槽10.3中滑动并调节夹持腔12的开口大小，使之与待测力传感器14匹配，最后再锁紧调节螺母13，将力传感器14固定在两个夹持机构上。
33.本实用新型具体在使用过程中，先将待测的力传感器14的底部放入由推板8合围成的夹持空间内，推板8在弹簧7的作用下将力传感器14抵紧，再旋紧锁紧螺母9，防止力传感器14在测试过程中移动，接着将引伸计3的两个刀头3.1插入滑槽10.3中，最后将力传感器14固定在两个夹持机构上便可以利用引伸计3对力传感器14进行测量。
34.上述实施例中，作为优选，所述推板8和固定部10.1的内壁上分别设有第一弧形槽8.1和第二弧形槽10.4，方便对外壁是弧形的力传感器进行固定夹紧，更优的，板8内壁、固定部10.1内壁、第一弧形槽8.1内壁以及第二弧形槽10.4内壁上均设有防滑纹，加强夹紧固定效果。
35.在测量力传感器14时，其测量方法具体包括包括以下步骤：
36.s1、测量力传感器的质量m，随后将力传感器14固定在底座板2上，并将引伸计3固定在力传感器14上；
37.s2、利用加荷装置对力传感器施加其满量程20％的力f0后，将引伸计清零；
38.s3、再对力传感器施加至目标负荷f1，引伸计测量力传感器变形l；
39.物体的固有频率的物理公式是：
[0040][0041]
m为力传感器质量；
[0042]
k为力传感器刚度。
[0043]
而传感器刚度k则等于力传感器承受的载荷与力传感器受力产生的变形量之间的比值。静态载荷下传感器抵抗变形的能力为静刚度，交变负荷下传感器抵抗变形的能力为动刚度，若交变负荷频率远小于传感器的固有频率，则动刚度和静刚度的量值基本相同。依据jjg556-2011《轴向加荷疲劳试验机检定规程》，固有频率应大于被测频率的15倍以上，则可用静刚度代表该传感器的刚度。即
[0044][0045]
f为力传感器所受到静态载荷值(即f1与f0的差值)；
[0046]
l为传感器在受到静态载荷f时的形变量；
[0047]
s4、计算出所测力传感器的固有频率f，计算公式如下：
[0048][0049]
上述力值和质量的标准器准确度等级不大于0.1级，引伸计的准确度等级不大于0.5级，测量过程简单，较比动态法测量更易于实现。经过动态法测量的对比验证，静态法和动态法测量所得的结果具有良好的一致性。利用静态测量法可以更为精确的获得力传感器的固有频率，消除了在动态测量法中的位置影响因素，提高了力传感器固有频率的测量不确定度，其测量不确定度可以优于5％(k＝2)。
[0050]
以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种力传感器固有频率测量装置，其特征在于，包括加荷装置、底座板、引伸计以及与所述引伸计电性连接的上位机；所述底座板上设有环箍，所述环箍的上等距设置有多个凸起部，所述凸起部上套设有推杆，所述推杆的一端套设有弹簧，推杆的一端还固定有推板，推杆的另一端上设有锁紧螺母，推杆通过所述锁紧螺母固定在环箍上；所述引伸计的刀头上设有夹紧机构，所述夹紧机构包括固定杆和调节杆，所述固定杆包括互相垂直的固定部和调节部，所述调节杆滑动连接在所述调节部上，调节杆和固定部之间形成用于夹持力传感器的夹持腔，调节杆通过沿调节部滑动调节所述夹持腔的大小，调节杆上还设置有用于安装引伸计的刀头的安装槽。2.根据权利要求1所述的一种力传感器固有频率测量装置，其特征在于，所述调节部上设有滑槽，调节杆的一端穿过所述滑槽并通过调节螺母固定在调节部上。3.根据权利要求1所述的一种力传感器固有频率测量装置，其特征在于，所述推板和固定部的内壁上分别设有第一弧形槽和第二弧形槽。4.根据权利要求3所述的一种力传感器固有频率测量装置，其特征在于，所述推板内壁、固定部内壁、第一弧形槽内壁以及第二弧形槽内壁上均设有防滑纹。5.根据权利要求1所述的一种力传感器固有频率测量装置，其特征在于，所述加荷装置为静重式加荷装置、电动加荷装置或液压加荷装置。

技术总结
本实用新型提供了一种力传感器固有频率测量装置，其装置包括加荷装置、底座板、引伸计以及与所述引伸计电性连接的上位机；底座板上设有环箍，环箍的上等距设置有多个凸起部，凸起部上套设有推杆，所述推杆的一端套设有弹簧，推杆的一端还固定有推板；引伸计的刀头上设有夹紧机构，其方法包括测量力传感器质量；利用加荷装置对力传感器施加其满量程20％的力F0后，将引伸计清零；再对力传感器施加至目标负荷F1，引伸计测量力传感器变形L，最后计算出力传感器固有频率，本实用新型通过将力传感器固定，在静态下利用本实用新型提供的装置进行固有频率测量，克服了在动态测量法中的位置因素的影响，提高了力传感器固有频率的测量准确度。确度。确度。


技术研发人员：薛文瑞 王超 石剑 韩若曦 张金光
受保护的技术使用者：黑龙江华安精益计量技术研究院有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/8/5