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CN101865750A - 便携式拉压力传感器校准装置 - Google Patents

便携式拉压力传感器校准装置 Download PDF

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Abstract

拉压力传感器是用于飞机升降舵操纵系统拉压力测量的一种传感器。该传感器具有双向测力、量程大、精度高、使用力值点连续等特点。为了解决采用净重式(砝码)校准的传统方法中由于砝码校准不能解决力值连续加载的问题，本发明研制一套基于液压传感技术的拉压力校准装置，由单向定量液压泵、双向液压控制模块、单向回油装置、校准专用夹具、标准力传感器及标准力值显示器组成。本装置基于“背靠背”比较法测量原理，集中解决了双向连续力源、双向大量程加载力(100000N)及整套装置的便携性(26cm×21cm×82cm)等三个关键问题。本装置也可用于其它领域精度低于0.05％的拉压力传感器的校准。

Description

便携式拉压力传感器校准装置
技术领域
本发明涉及一种传感器校准装置，具体的说，涉及一种用于飞机升降舵操纵系统拉压力传感器的校准装置。
背景技术
飞机升降舵操纵系统是飞机滑行方向和飞行姿态的控制系统，主要通过左伸出驱动力、右伸出驱动力、左收回驱动力、右收回驱动力、左输出摇臂力和右输出摇臂力等6个方向的力值输出，对飞机的滑行方向和飞行姿态进行控制，输出力值的准确性直接影响飞行品质和飞行安全。目前这些力值的测量主要依靠舵机液压试验台中的拉压力传感器及其配套的显示装置，依据国家计量检定规程要求对这些传感器进行定期校准，以确保其性能参数和技术指标准确可靠。
目前针对大量程拉压力传感器(30000N以上)均采用净重式(砝码)校准方法，这种方法精度高、可靠性好，但这些砝码体积庞大、携带不方便，且大多数的净重式计量标准装置由固定式杠杆和电动机构组成，不具备携带的条件，不能开展便携式、机动式计量。另外，所述拉压力传感器是应用在力值连续加载的环境中，而净重式校准装置不具备力值的连续加载功能，这对于传感器非线性参数的校准具有很大的局限性。
标准传感器是指在校准拉压力传感器过程中，用来作为标准装置的力传感器。标准传感器是相对概念，当某传感器的测量不确定度与被测传感器的测量不确定度之比低于1/3，且该传感器经过了重复性、稳定性考核，则该传感器就可以称为标准传感器。在本发明中，标准传感器采用测量精度为0.03％的标准力传感器。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种能够解决大量程拉压力传感器的校准问题。
本发明的目的是通过以下便携式拉压力传感器校准装置实现的。
一种用于飞机升降舵操纵系统拉压力传感器的校准装置，由单向定量液压泵、双向液压控制模块、单向回油装置、校准专用夹具、标准力传感器组和标准力值显示器这6部分构成；所述双向液压控制模块由油路转换阀、双向液压锁及油缸构成；所述单向回油装置由储油器、单向阀和回油导管构成；所述校准专用夹具由壳体、水平调节器、称重支架、上下底板、上下底板夹具、水平仪和传感器同轴夹具构成；所述力值显示器由力值采集卡、数据处理单元、力值显示单元和校准专用模块构成。
如附图所示，本发明各部件的连接关系为：壳体13为外围箱体，内部放置油缸9、油路转换阀8、双向液压锁7及回油管路。双向液压锁7与单向定量液压泵1用液压软管连接；油缸9的活塞上方连接下底板夹具18，下底板夹具连接标准力传感器5，标准力传感器上方连接传感器同轴夹具21，传感器同轴夹具上方连接被测力传感器，被测力传感器上方连接上底板夹具19，上、下底板夹具连接称重支架15。同时，标准力传感器5与标准力值显示器6相连，被测传感器与被测传感器力值显示器连接。
所述的便携式拉压力传感器校准装置，其中，将标准传感器与被测传感器“背靠背”同轴刚性连接，以确保标准传感器与被测传感器承受相同方向和大小的力。
所述的便携式拉压力传感器校准装置，其中，校准专用夹具为带有“倾斜销”的校准夹具，该倾斜销与称重支架相互垂直，其作用是保证校准夹具的形变不会对力值测量结果产生影响。
所述的便携式拉压力传感器校准装置，其中，所述校准装置适用于高至100000N量程的双向力的连续加载。
所述的便携式拉压力传感器校准装置，其中，所述校准装置校准精度达到0.05％。
所述的便携式拉压力传感器校准装置，其中，所述校准装置具备小至26cm×21cm×82cm的体积和轻至50KG的重量。
所述的便携式拉压力传感器校准装置，其中，所述力值显示器(6)可以兼容7个标准传感器。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的便携式拉压力校准装置可以应用于飞机液压传动机构校准、武器装备拉压力综合试验台检修以及工业领域多种垂直载荷机构的力值测量，只要用于测量双向100000N(10吨)静态力值范围内的力传感器，均可在设计相应夹具的基础上，使用该校准装置进行校准。
还可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
附图说明
图1：便携式拉压力传感器校准装置原理图，其中各部件名称和附图标记的对应如下：单向定量液压泵1、双向液压控制模块2、单向回油装置3、校准专用夹具4、标准力传感器5和标准力值显示器6；
图2：双向液压控制模块结构图，其中各部件名称和附图标记的对应如下：单向定量液压泵1、油路转换阀7、双向液压锁8及油缸9；
图3：单向回油装置示意图，其中各部件名称和附图标记的对应如下：单向定量液压泵1、油路转换阀7、双向液压锁8及油缸9、储油器10、单向阀11和回油导管12；以及
图4：专用校准夹具示意图，其中各部件名称和附图标记的对应如下：壳体13、水平调节器14、称重支架15、下底板16、上底板17、下底板夹具18、上底板夹具19、水平仪20和传感器同轴夹具21。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明专利做进一步说明。
如附图所示：
本发明的便携式拉压力传感器校准装置由单向定量液压泵1、双向液压控制模块2、单向回油装置3、校准专用夹具4、标准力传感器5和标准力值显示器6这6部分构成；所述双向液压控制模块2由油路转换阀7、双向液压锁8及油缸9构成；所述单向回油装置3由储油器10、单向阀11和回油导管12构成；所述校准专用夹具4由壳体13、水平调节器14、称重支架15、下底板16、上底板17、下底板夹具18、上底板夹具19、水平仪20和传感器同轴夹具21构成；
其中，所述的专用校准夹具4需整套配合使用，组成专用校准夹具4的各螺杆螺纹采用了加深加细设计，是为了降低螺纹与传感器间的接触形变带来的不确定度。另外，安装该校准装置的过程中，安装步骤非常关键，必须按照设定的程序进行安装，以确保安装的位置科学、合理，尤其在安装所述的校准夹具时，需使用定力扳手进行加固，同轴上使用相同的安装力，确保力传感器在初始状态下处在相同的受力环境中。
本实施例提供的便携式拉压力传感器校准装置工作方式如下：
首先，进行校准前的准备工作，包括①装置安装和②满量程预压两个部分的准备工作。
①装置安装：如图4所示，自下而上将下地板16、下地板夹具19、标准力传感器5、传感器同轴夹具21，被测力传感器(被测力传感器位于上底板夹具19与传感器同轴夹具21之间)、上底板夹具19、上底板17依次安装；调整上底板夹具19、传感器同轴夹具21使传感器处在刚好不受力的状态，用水平调节器14将整体装置调平，将单向定量液压泵1与油路转换阀7连接，打开标准力值显示器6电源进行预热。
②满量程预压：
依据标准测力仪检定规程，首先对被测力传感器进行双向满量程预压；开启单向定量液压泵1的开关，将油路转换阀7搬到“压向”位置，使标准力传感器5与被测力传感器承受同向同值的压力。加压过程中，同时观察标准力值显示值6，当达到满量程时，将油路转换阀7搬到“停止”位置，打开单向定量液压泵1上的回油开关，此时，由于活塞行程导致的液压开始回油；关闭回油开关，将油路转换阀7搬到“拉向”的位置上，继续观察标准力值显示器6.当达到被测传感器的拉向满量程时，将油路转换阀搬到“停止”位置。
其次，拉向校准过程，以50000N的拉压力传感器为例，包括以下四个步骤：
①选择校准通道：首先将标准力值显示器与被测力值显示器的测量通道选取为50000N拉向通道(具体设定方法及通道号详见设备使用说明书)，进行量程、分辨率和单位的设定。
②按照规程选取被测传感器的校准力值点，控制单向定量液压泵1进行加压，等到力值显示稳定后，观察和记录标准力值显示器6与被测力值显示器的读数。二显示器数值之差即为被校传感器的校准误差。
③力值点的选择按照从小到大的顺序，在进行传感器校准时，需要按照力值点的顺利进行逐一校准。当每一个测回做完后，使校准装置返回到零点，重复测量。
④根据测量结果进行各项指标的计算。
最后，压向校准过程：压向校准过程同拉向校准过程操作基本相同，不同的是需要将油路转换阀7搬到“拉向”的位置进行校准。

Claims (7)

1.一种用于飞机升降舵操纵系统拉压力传感器的校准装置，其特征在于：所述装置由单向定量液压泵(1)、双向液压控制模块(2)、单向回油装置(3)、校准专用夹具(4)、标准力传感器(5)和标准力值显示器(6)这6部分构成；所述双向液压控制模块(2)由油路转换阀(7)、双向液压锁(8)及油缸(9)构成；所述单向回油装置(3)由储油器(10)、单向阀(11)和回油导管(12)构成；所述校准专用夹具(4)由壳体(13)、水平调节器(14)、称重支架(15)、下底板(16)、上底板(17)、下底板夹具(18)、上底板夹具(19)、水平仪(20)和传感器同轴夹具(21)构成。
2.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于：校准专用夹具为带有“倾斜销”的校准夹具，该倾斜销与称重支架相互垂直，其作用是保证校准夹具的形变不对力值测量结果产生影响。
3.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于：将标准传感器与被测传感器“背靠背”同轴刚性连接，以确保标准传感器与被测传感器承受相同方向和大小的力。
4.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于：所述校准装置适用于高至100000N量程的双向力的连续加载。
5.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于：所述校准装置校准精度达到0.05％。
6.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于：所述校准装置具备小至26cm×21cm×82cm的体积和轻至50KG的重量。
7.根据权利要求1所述的校准装置，其特征在于：所述标准力值显示器(6)可以兼容7个标准力传感器。
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Assignee: Air Beijing Aviation Technology Co., Ltd.

Assignor: Hu Zhuolin|Mao Hongyu

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Denomination of invention: Portable calibrating device for pull pressure sensor

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License type: Exclusive License

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