一种用于测试三向力传感器的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于测试三向力传感器的装置，包括拉压力试验机、第一夹具、第二夹具和信号采集盒；所述第一夹具固定在所述拉压力试验机上；待测三向力传感器水平悬置并固定在所述第一夹具上；所述第二夹具固定在待测三向力传感器上，并与所述拉压力试验机相对，且拉压力试验机对第二夹具施加的力的作用线与待测三向力传感器的水平受力方向共线；所述信号采集盒与待测三向力传感器连接并显示待测三向力传感器的输出值。本实用新型通过第一夹具、第二夹具、拉压力试验机和信号采集盒实现了对待测三向力传感器的各向线性度、转换矩阵和重复性等特性参数的标定，操作简单，使用方便，节省了三向力传感器开发成本，缩短了研发周期。
【专利说明】
一种用于测试三向力传感器的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种测试装置，尤其涉及一种用于测试三向力传感器的装置。
【背景技术】
[0002]压力传感器作为传感器家族的一大成员，因其制作方便、价格便宜和性能稳定，受到广泛使用。三向力传感器因能对空间三向拉压力进行测量，也受到越来越多人的重视。对于新研制的三向力传感器需要对其特性参数进行测试和标定，如标定三向力传感器的传递矩阵、各方向的线性度和重复性等。具体测试过程是:将待测三向力传感器各方向的全量程分成若干个间隔点；根据待测三向力传感器量程分点情况，通过拉压力试验机由小到大逐渐一点一点的向待测三向力传感器输入标准量力值，同时通过信号采集盒记录下与输入的标准量力值相对应的待测三向力传感器的输出值;再将输入值由大到小逐点向待测三向力传感器输入标准量力值，也记录下与输入的标准力值相对应的待测三向力传感器的输出值。根据上述过程，对待测三向力传感器进行正、反行程反复循环测试后，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或画成线，再对得到的数据进行必要的处理，最后通过计算确定待测三向力传感器的线性度、转换矩阵和重复性等特性参数。
[0003]但是，对三向力传感器进行测试的装备多需采用专业的测试设备，如配备专业的拉压力测试机和信号采集盒，这些专业的测试设备使用复杂，并且费用昂贵，对于研发初期的研制人员或实验室来说，通常无足够的资金或难以购置或配备专业的测试设备。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种操作简单、使用方便、可节省成本且用于标定三向力传感器线性度、转换矩阵和重复性等特性参数的测试装置。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种用于测试三向力传感器的装置，包括拉压力试验机、第一夹具、第二夹具和信号采集盒;所述第一夹具固定在所述拉压力试验机上;待测三向力传感器水平悬置并固定在所述第一夹具上;所述第二夹具固定在待测三向力传感器上，并与所述拉压力试验机相对，且拉压力试验机对第二夹具施加的力的作用线与待测三向力传感器的水平受力方向共线;所述信号采集盒与待测三向力传感器连接并显示待测三向力传感器的输出值。
[0006]本实用新型在测试待测三向力传感器水平两个方向的特性参数时，通过第一夹具将待测三向力传感器水平悬置，并通过第二夹具和拉压力试验机实现了对待测三向力传感器水平方向受力的测试;在测试三向力传感器竖直方向的特性参数时，直接将拉压力试验机直接作用于待测三向力传感器，实现对待测三向力传感器竖直方向受力的测试;进而实现了对待测三向力传感器的各向线性度、转换矩阵和重复性等特性参数的标定，整个测试装置操作简单，使用方便。进一步地，无需购买专业的测试设备，只需要采用市场上普通的拉压力试验机、信号采集盒，并制作第一夹具和第二夹具，即可实现特性参数的标定，节省了开发成本，缩短了研发周期。
[0007]进一步地，所述拉压力试验机包括机身、机座、数显推拉力计、标准S型传感器、手轮、压盘和内置传动单元;所述机身固定在所述机座上;所述数显推拉力计固定在所述机身上;所述标准S型传感器与所述数显推拉力计连接并设置在所述数显推拉力计的下方;所述压盘固定在所述标准S型传感器的下端;所述手轮通过所述内置传动单元带动所述标准S型传感器和所述压盘上下移动。
[0008]进一步地，所述第一夹具是由相互垂直的第一固定板和第二固定板构成的“L”型夹具;所述第一固定板固定在所述拉压力试验机的机座上;所述第二固定板与所述第一固定板垂直，并通过螺栓组与第一固定板连接固定。
[0009]进一步地，所述第二夹具是由相互垂直的第一面板和第二面板构成的T型夹具;所述第二夹具的第一面板与所述拉压力试验机的压盘平行相对;所述第二面板的一侧面与待测三向力传感器顶端的受力面连接固定，且使所述第一面板位于待测三向力传感器的上方。
[0010]进一步地，还包括一加强筋板，所述加强筋板两端分别固定在所述第一夹具的第一固定板和第二固定板上。
[0011]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的用于测试三向力传感器的装置对待测三向力传感器的其中一个水平方向进行测试的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型的用于测试三向力传感器的装置对待测三向力传感器的竖直方向进行测试的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]请参阅图1，其是本实用新型的用于测试三向力传感器的装置对待测三向力传感器的其中一个水平方向进行测试的结构示意图。该用于测试三向力传感器的装置包括拉压力试验机11、第一夹具12、第二夹具14和信号采集盒16。所述第一夹具12固定在所述拉压力试验机11上；在测试三向力传感器水平两个方向的特性参数时，待测三向力传感器13水平悬置并固定在所述第一夹具12上;所述第二夹具14固定在待测三向力传感器13上，并与所述拉压力试验机11相对，且所述拉压力试验机11对所述第二夹具14施加的力的作用线与待测三向力传感器13的水平受力方向共线;所述信号采集盒16与待测三向力传感器13连接并显示待测三向力传感器13的输出值。
[0015]本实施例中，对待测三向力传感器13竖直方向的测试指的是在待测三向力传感器13竖直放置时，对待测三向力传感器13施加竖直轴所在方向的力以测量其特性参数；同时，对待测三向力传感器13的水平两个方向的测试是指在待测三向力传感器13水平悬置时，对待测三向力传感器13分别施加垂直于其竖直轴，并与该待测三向力传感器的顶端受力面相切的两个相互正交方向的力以测量其特性参数。
[0016]本实施例中，由于对待测三向力传感器13竖直方向做测试时，所述拉压力试验机11对竖直摆放的待测三向力传感器13施加力的作用线是沿竖直方向，也即通过待测三向力传感器13的竖直轴线作用于待测三向力传感器13的，因此不需要对力进行转换方向，只需要调整待测三向力传感器13的位置即可，因此，对待测传感器13竖直方向做测试时不需其它辅助夹具。
[0017]本实施例中，将待测三向力传感器13水平悬置时，所述拉力试验机11与所述第二夹具14接触后，所述拉力试验机11将对第二夹具14施加竖直向下的压力；由于拉力试验机11对第二夹具14施加的力的作用线与待测三向力传感器13的水平受力方向共线，所述第二夹具14也将对待测三向力传感器13的顶端受力面施加竖直向下的力，由于待测三向力传感器13是水平悬置的，相对于待测三向力传感器13来说，实际上待测三向力传感器13是受到相对于其自身的水平方向的力，信号采集盒16显示的待测三向力传感器13的输出值，也即为对待测三向力传感器13进行水平方向的测试值。
[0018]所述拉力试验机11包括机座111、手轮112、压盘113、标准S型传感器114、数显推拉力计115、机身116和内置传动单元(图中未示)O所述机身116固定在所述机座111上。所述数显推拉力计115固定在所述机身116上。所述标准S型传感器114与所述数显推拉力计115通过数据线连接并设置在所述数显推拉力计115的下方;所述标准S型传感器114与所述机身116内传动单元相连接。所述压盘113固定在所述标准S型传感器114的下端。所述手轮112通过所述内置传动单元带动所述标准S型传感器114和所述压盘113上下移动。
[0019]所述压盘113为一 T型压盘;所述T型压盘113竖直朝上，且所述T型压盘113的上端端部固定在所述标准S型传感器114上;所述T型压盘113的下端水平设置;在对待测三向力传感器进行水平两个方向的测试时，所述T型压盘113下端与所述第二夹具14平行相对。
[0020]所述第一夹具12是由相互垂直的第一固定板121和第二固定板122构成的“L”型夹具。所述第一固定板121水平固定在所述拉力试验机11的机座111上;所述第二固定板122与所述第一固定板121垂直，并通过螺栓组与所述第一固定板121连接固定。在测试待测三向传感器13水平两个方向的特性参数时，将待测三向力传感器13水平悬置并固定在所述第二固定板122上，完成对待测传感器13水平两个方向其中一个方向的测试后，将待测三向力传感器13相对于第二固定板122绕该待测三向力传感器13的竖直轴线旋转90度并固定，即可对待测三向力传感器13水平另一个方向做测试。
[0021]为保证第一夹具的稳定性，所述第一夹具12还包括一加强筋板123，所述加强筋板123两端分别固定在所述第一夹具12的第一固定板121和第二固定板122上，提高“L”夹具受负载时的稳定性。
[0022]所述第二夹具14是由相互垂直的第一面板141和第二面板142构成的T型夹具。所述第二夹具14竖直朝下;所述第二夹具14的第一面板141与所述拉压力试验机11的压盘113平行相对;所述第二面板142的一侧面与待测三向力传感器13顶端的受力面连接固定，且使所述第一面板142位于待测三向力传感器13的上方。当转动所述拉力试验机11的手轮112，带动所述压盘113向下移动时，所述压盘113与所述第二夹具14的第一面板141接触并对其施加一竖直向下的力；由于拉力试验机11对第二夹具14施加的力的作用线与待测三向力传感器13的水平受力方向共线，所述第二夹具14的第二面板142的侧面也将对待测三力传感器顶端的受力面产生竖直向下的力，对于水平悬置的待测三向力传感器13来说，相当于水平方向受力，此时信号采集盒14显示的输出值，也即为待测三向力传感器13预定的水平方向的测试值。
[0023]本实施中，所述拉压力试验机11、信号采集盒16均为市场上常用的普通测试设备，所述第一夹具12和第二夹具14结构简单，容易加工制作，无需购买专业的测试设备。
[0024]将待测三向力传感器13竖直轴向和水平两个方向的全量程分别分成若干等间隔点，根据待测三向力传感器13各向全量程分点情况，由拉压力测试机加载各测试所需的标准量力值，并通过信号采集盒16显示待测三向力传感器13的输出值，具体测试过程如下:
[0025]在对待测三向力传感器13水平两个方向的各特性参数进行测试和标定时，将待测三向力传感器13水平悬置并固定在所述第一夹具12的第二固定板122上;将所述第二夹具14的第二面板142的一侧面与待测三向力传感器13顶端的受力面固定连接;所述第二夹具14的第一面板141位于待测三向力传感器13的上方，且与所述拉压力试验机11的压盘113平行相对。调整第一夹具12的位置，使水平悬置的待测三向力传感器13的竖直轴线垂直且相交于拉力试验机11的加载作用线；调整待测三向力传感器13在第一夹具12的第一固定板121上的角度，使待测三向力传感器13待测水平方向与拉压力试验机11的加载作用线共线，即拉力试验机11对第二夹具14的第一面板141施加的力的作用线与待测三向力传感器13的待测水平方向的受力方向共线。待调整好位置后，将第一夹具12的第一固定板121水平固定在所述拉力试验机11的机座111上，以固定待测待测三向力传感器13。转动手轮113，通过内置传动单元带动标准S型传感器114和压盘113向下移动，使压盘113与第二夹具14的第一面板141接触并对第二夹具14产生竖直向下的压力，此时第二夹具14也将对压盘113产生一反作用力。一方面，所述第二夹具14对所述压盘113产生的反作用力，将传递给所述标准S型传感器114，使标准S型传感器114发生变形，并在数显推拉力计115内显示，而数显推拉力计115显示的示值即为对待测三向力传感器13输入的标准的压力值。通过观察数显推拉力计115和转动手轮112，可向待测三向力传感器13输入所需的标准压力值。另一方面，所述压盘113对所述第二夹具14的第一面板141产生竖直向下的压力，同时，所述第二夹具14的第二面板将对待测三向力传感器13顶端的受力面则产生竖直向下的切向力，此切向力即为对待测三向力传感器13施加待测水平方向的测试力，通过信号采集盒16即可获得待测三向传感器13的实际输出值。如此通过转动所述拉压力测试机11的手轮112，由小到大一点一点向待测三向传感器13输入标准力值，通过信号采集盒16对待测三向传感器13的输出信号进行采集、放大处理并记录;再由大到小逐点减少向待测三向传感器13输入标准力值，同时记录信号采集盒16的示值。如此不断往复，即可获得待测三向力传感器13其中一个水平方向的输出值，并获得该方向的特性参数。将待测三向力传感器13在第一夹具12上绕待测三向力传感器13的竖直轴线旋转90度并固定，采用前述其中一个水平方向的测试的步骤即可测试并获得待测三向力传感器13另一个水平方向的特性参数。
[0026]请参阅图2，其是本实用新型的用于测试三向力传感器的装置对待测三向力传感器的竖直方向进行测试的结构示意图。对待测三向力传感器13竖直方向的各特性参数进行测试和标定时，无需第一夹具12和第二夹具14辅助，只需将待测三向力传感器13竖直放置于拉压力试验机11的机座111上，调整待测三向力传感器13的位置，使拉力试验机11加载的作用线与待测三向力传感器15的竖直轴线相重合;然后转动手轮112，使拉压力试验机11的压盘113直接作用于待测三向力传感器13顶端的受力面，按所需测试的标准力值使用拉压力试验机11先由小到大一点点对待测三向传感器13进行加载，同时记录待测三向传感器13相对应的各输出值，将输入的标准量力值再由大到小逐点减少向待测三向传感器13输入标准力值，同时记录信号采集盒16的示值。如此不断往复，即可获得待测三向力传感器13竖直方向的输出值。
[0027]按上述过程，对待测三向力传感器13进行正、反行程反复循环测试后，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或画成线，再对得到的数据进行必要的处理，最后通过计算确定待测三向力传感器13的线性度、转换矩阵和重复性等特性参数。
[0028]本实用新型通过第一夹具将待测三向力传感器水平悬置，并通过第二夹具和拉压力试验机实现了对待测三向力传感器水平方向两个方向的受力测试;再直接将拉压力试验机直接作用于待测三向力传感器，实现对待测三向力传感器竖直方向受力的测试;进而实现了对待测三向力传感器的各向线性度、转换矩阵和重复性等特性参数的标定，整个测试装置操作简单，使用方便。进一步地，无需购买专业的测试设备，只需要采用市场上普通的拉压力试验机和信号采集盒，并制作结构简单的第一夹具、第二夹具，即可实现特性参数的标定，节省了开发成本，缩短了研发周期。
[0029]本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。
【主权项】
1.一种用于测试三向力传感器的装置，其特征在于:包括拉压力试验机、第一夹具、第二夹具和信号采集盒;所述第一夹具固定在所述拉压力试验机上;待测三向力传感器水平悬置并固定在所述第一夹具上;所述第二夹具固定在待测三向力传感器上，并与所述拉压力试验机相对，且拉压力试验机对第二夹具施加的力的作用线与待测三向力传感器的水平受力方向共线;所述信号采集盒与待测三向力传感器连接并显示待测三向力传感器的输出值。2.根据权利要求1所述的用于测试三向力传感器的装置，其特征在于:所述拉压力试验机包括机身、机座、数显推拉力计、标准S型传感器、手轮、压盘和内置传动单元;所述机身固定在所述机座上;所述数显推拉力计固定在所述机身上;所述标准S型传感器与所述数显推拉力计连接并设置在所述数显推拉力计的下方;所述压盘固定在所述标准S型传感器的下端;所述手轮通过所述内置传动单元带动所述标准S型传感器和所述压盘上下移动。3.根据权利要求2所述的用于测试三向力传感器的装置，其特征在于:所述第一夹具是由相互垂直的第一固定板和第二固定板构成的L型夹具;所述第一固定板固定在所述拉力试验机的机座上;所述第二固定板与所述第一固定板垂直，并通过螺栓组与所述第一固定板连接固定;待测三向力传感器水平悬置并固定在所述第二固定板上。4.根据权利要求2所述的用于测试三向力传感器的装置，其特征在于:所述第二夹具是由相互垂直的第一面板和第二面板构成的T型夹具;所述第二夹具的第一面板与所述拉压力试验机的压盘平行相对;所述第二夹具的所述第二面板与待测三向力传感器顶端的受力面固定连接，且使所述第一面板位于待测三向力传感器的上方。5.根据权利要求3所述的用于测试三向力传感器的装置，其特征在于:还包括一加强筋板，所述加强筋板两端分别固定在所述第一夹具的第一固定板和第二固定板上。
【文档编号】G01L25/00GK205449378SQ201620101689
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】李湘勤, 吴伟辉
【申请人】韶关学院