CN113916441A - 力传感器的校准装置及标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种力传感器的校准装置及标定方法，力传感器的校准装置，包括工控机、驱动电机、机械加载装置、标准力传感器、第一显示器、工作力传感器和数据采集系统；工控机与驱动电机电连接，驱动电机与机械加载装置传动连接，标准力传感器的一端固定连接在机械加载装置上另一端与工作力传感器连接；标准力传感器与第一显示器电连接；工作力传感器与数据采集系统电连接。本发明不需要对工作力传感器进行重复校准，既简化了工作过程，又降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及推力测量技术领域，特别涉及一种力传感器的校准装置及标定方法。
背景技术
发动机试验与测试技术是固体推进技术的重要组成部分，推力矢量偏心则是发动机试验与测试中的重要参数。要研究发动机推力矢量偏心需要做大量反复的试验，这些试验若都放在飞行试验中进行是不可能的。因此需要进行发动机地面试车试验，发动机地面试车试验是指在地面上根据特定的环境及条件要求，对系统进行静态试验，获取描述系统各项性能的指标信息，以便解决发动机推力偏心测试中的关键问题。目前国内外主要采用多分力模型和多分力试车台对推力矢量进行测量，其中较为常用的是六分力测量方法和六分力推力矢量测试技术，需要将动架通过推力组件与定架连接，通过测力组件中的工作力传感器检测相关矢量力的数据。但是在测量过程中，尤其在多次测量之后，工作力传感器的精度无法确定，导致试验精度下降。现有技术中对工作力传感器的校准方法不仅过程复杂，而且每做一次实验需要对工作力传感器校准一次，成本较高。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种力传感器的校准装置及标定方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种力传感器的校准装置，包括工控机、驱动电机、机械加载装置、标准力传感器、第一显示器、工作力传感器和数据采集系统；
所述工控机与所述驱动电机电连接，所述驱动电机与所述机械加载装置传动连接，所述标准力传感器的一端固定连接在所述机械加载装置上另一端与所述工作力传感器连接；
所述工控机控制所述驱动电机工作，以使所述驱动电机能够驱动所述机械加载装置通过所述标准力传感器向所述工作力传感器施加作用力；
所述标准力传感器与所述第一显示器电连接，用以通过所述第一显示器显示对所述工作力传感器施加作用力的大小；
所述工作力传感器与所述数据采集系统电连接，使所述工作力传感器在承受从所述标准力传感器输送过来的作用力时，能够向所述数据采集系统发出相应的信息。
较优地，所述第一显示器与所述工控机电连接，用以将对所述工作力传感器施加作用力的信息发送至所述工控机，所述工控机能够根据该信息控制所述驱动电机工作。
较优地，还包括第二显示器；
所述第二显示器与所述工控机电连接，当所述工控机接收到来自所述第一显示器的信息是能够通过所述第二显示器对该信息进行显示。
较优地，所述机械加载装置包括螺杆和与所述螺杆相匹配的螺母，所述螺母的位置与所述工作力传感器相对固定，所述螺杆穿设在所述螺母中，并且一端与所述驱动电机传动连接，另一端与所述标准传感器固定连接。
一种工作力传感器的标定方法，
使用如权利要求2所述的力传感器的校准装置；
S1、原位校准步骤：工控机控制驱动电机工作，驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器产生位移，当第一显示器接收到标准力传感器到达原位时，将信息发送至工控机，工控机控制驱动电机停止工作；
S2、机械加载装置向工作力传感器施加和卸载加载力；
S3、重复步骤S2至少三次；
S4、绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图。
较优地，步骤S2中包括压紧步骤：工控机控制驱动电机工作，使驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器朝向工作力传感器运动。
较优地，所述标准力传感器与所述工作力传感器固定连接；
步骤S2中包括拉紧紧步骤：工控机控制驱动电机工作，使驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器向远离工作力传感器的方向运动。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明的力传感器的校准装置及标定方法，采用测试系统静态校准，由该装置产生一组高精度的已知模拟推力对测试系统进行定度，由于它复现了试验状态的变形及受力情况，因此消除了由于试验时产生的变形、安装、温度，约束等引起的系统误差，从而减小了推力测量的不确定度。同时通过绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图，将工作力传感器输出的力值通过通过特性图曲线真实地显示出来，不需要将工作力传感器进行重复校准，既简化了工作过程，又降低了成本，
附图说明
图1为实施例一中力传感器的校准装置结构示意图；
图2为实施例二中标定方法流程图。
其中：1、工控机；2、驱动电机；3、机械加载装置；4、标准力传感器；5、工作力传感器；6、数据采集系统；7、第一显示器；8、第二显示器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的移动工作椅进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，一种力传感器的校准装置，包括工控机1、驱动电机2、机械加载装置3、标准力传感器4、第一显示器7、工作力传感器5和数据采集系统6。工控机1与驱动电机2电连接，驱动电机2与机械加载装置3传动连接，标准力传感器4的一端固定连接在机械加载装置3上另一端与工作力传感器5连接。工控机1控制驱动电机2工作，以使驱动电机2能够驱动机械加载装置3通过标准力传感器4向工作力传感器5施加作用力，其中驱动电机2可以选用调速电机。标准力传感器4与第一显示器7电连接，用以通过第一显示器7显示对工作力传感器5施加作用力的大小并生成标准力传感器5的特性曲线图，具体地，第一显示器7可以采用2000数显表。工作力传感器5与数据采集系统6电连接，使工作力传感器5在承受从标准力传感器4输送过来的作用力时，能够向数据采集系统6发出相应的信息，并在数据采集系统6生成工作力传感器5的特性曲线图。
进一步地，如图1所示，第一显示器7与工控机1电连接，用以将对工作力传感器5施加作用力的信息发送至工控机1，工控机1能够根据该信息控制驱动电机2工作。
更优地，如图1所示，还包括第二显示器8；第二显示器8与工控机1电连接，当工控机1接收到来自第一显示器7的信息是能够通过第二显示器8对该信息进行显示。采用这样的方式，操作人员能够通过观察第二显示器8对工控机1进行手动控制。
作为一种可实施方式，机械加载装置3包括螺杆(图为示出)和与螺杆相匹配的螺母(图为示出)，螺母的位置与工作力传感器5相对固定，螺杆穿设在螺母中，并且一端与驱动电机2传动连接，另一端与标准传感器固定连接。这样驱动电机2可以通过驱动螺杆旋转实现螺杆在螺母内的旋进旋出，进而实现对工作力传感器5的加载或卸载。需要说明的是，机械加载装置的具体方式并不仅限于此，也可以采用其他任意可实现发明目的的方式。
实施例二
如图2所示，一种工作力传感器的标定方法，
使用如权利要求2所述的力传感器的校准装置；
S1、原位校准步骤：工控机控制驱动电机工作，驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器产生位移，当第一显示器接收到标准力传感器到达原位时，将信息发送至工控机，工控机控制驱动电机停止工作；
S2、机械加载装置向工作力传感器施加和卸载加载力；
S3、重复步骤S2至少三次；
S4、绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图。
其中在实际校准时，步骤S2须分多级加载、卸载，例如如校准10kN的传感器，设定校准点依次是0-2kN-4kN-6kN-8kN-10kN-8kN-6kN-4kN-2kN-0的顺序，然后进入步骤S3重复3次，最后分析数据得出工作力传感器的特性。
具体地，步骤S2中包括压紧步骤：工控机控制驱动电机工作，使驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器朝向工作力传感器运动。这样能够实现通过机械加载装置带动标准力传感器向工作力传感器施加压力，从而标定工作力传感器所述承受的压力。
较优地，所述标准力传感器与所述工作力传感器固定连接；
步骤S2中包括拉紧紧步骤：工控机控制驱动电机工作，使驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器向远离工作力传感器的方向运动。这样能够实现通过机械加载装置带动标准力传感器向工作力传感器施加拉力，从而标定工作力传感器所述承受的拉力。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种力传感器的校准装置，其特征在于：
包括工控机、驱动电机、机械加载装置、标准力传感器、第一显示器、工作力传感器和数据采集系统；
所述工控机与所述驱动电机电连接，所述驱动电机与所述机械加载装置传动连接，所述标准力传感器的一端固定连接在所述机械加载装置上另一端与所述工作力传感器连接；
所述工控机控制所述驱动电机工作，以使所述驱动电机能够驱动所述机械加载装置通过所述标准力传感器向所述工作力传感器施加作用力；
所述标准力传感器与所述第一显示器电连接，用以通过所述第一显示器显示对所述工作力传感器施加作用力的大小；
所述工作力传感器与所述数据采集系统电连接，使所述工作力传感器在承受从所述标准力传感器输送过来的作用力时，能够向所述数据采集系统发出相应的信息。
2.根据权利要求1所述的力传感器的校准装置，其特征在于：
所述第一显示器与所述工控机电连接，用以将对所述工作力传感器施加作用力的信息发送至所述工控机，所述工控机能够根据该信息控制所述驱动电机工作。
3.根据权利要求2所述的力传感器的校准装置，其特征在于：
还包括第二显示器；
所述第二显示器与所述工控机电连接，当所述工控机接收到来自所述第一显示器的信息是能够通过所述第二显示器对该信息进行显示。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的力传感器的校准装置，其特征在于：
所述机械加载装置包括螺杆和与所述螺杆相匹配的螺母，所述螺母的位置与所述工作力传感器相对固定，所述螺杆穿设在所述螺母中，并且一端与所述驱动电机传动连接，另一端与所述标准传感器固定连接。
5.一种工作力传感器的标定方法，其特征在于：
使用如权利要求2所述的力传感器的校准装置；
S1、原位校准步骤：工控机控制驱动电机工作，驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器产生位移，当第一显示器接收到标准力传感器到达原位时，将信息发送至工控机，工控机控制驱动电机停止工作；
S2、机械加载装置向工作力传感器施加和卸载加载力；
S3、重复步骤S2至少三次；
S4、绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图。
6.根据权利要求5所述的工作力传感器的标定方法，其特征在于：
步骤S2中包括压紧步骤：工控机控制驱动电机工作，使驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器朝向工作力传感器运动。
7.根据权利要求5所述的工作力传感器的标定方法，其特征在于：
所述标准力传感器与所述工作力传感器固定连接；
步骤S2中包括拉紧紧步骤：工控机控制驱动电机工作，使驱动电机通过机械加载装置带动标准力传感器向远离工作力传感器的方向运动。
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