一种力传感器固有频率测量装置及方法与流程

本发明涉及测量装置领域，特别是一种力传感器固有频率测量装置及方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

技术实现思路

1、本发明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及方法，以解决上述背景技术中所提出的技术问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、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；

4、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；

5、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。

6、上述
技术实现要素：
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。

7、上述发明内容中，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。

8、上述发明内容中，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。

9、上述发明内容中，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。

10、一种力传感器固有频率测量装置的测量方法，其方法包括以下步骤：

11、s1、测量力传感器的质量m，随后将力传感器固定在底座板上，并将引伸计固定在力传感器上；

12、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；

13、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；

14、s4、计算出所测力传感器的固有频率f，计算公式如下：

15、

16、其中，f为力传感器所受到静态载荷值(即f1与f0的差值)；

17、l为传感器在受到静态载荷f时的形变量；

18、m为力传感器质量。

19、本发明的有益效果是：

20、本发明通过将力传感器固定，在静态下利用本发明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。

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；

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。

6.一种基于权利要求1所述的力传感器固有频率测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种力传感器固有频率测量装置及方法，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F<subgt;0</subgt;后，将引伸计清零；再对力传感器施加至目标负荷F<subgt;1</subgt;，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，本发明通过将力传感器固定，在静态下利用本发明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。

技术研发人员：薛文瑞,吕俊,王晓靓,赵辉,韩若曦
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：
技术公布日：2024/1/12