本實用新型專利技術(shù)公開了一種三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其包括：支撐座；通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接在所述支撐座上的橫梁；活動連接在該橫梁上的掛鐵；固定安裝在所述橫梁上、且已被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器；與所述支撐座的位置相對固定的底座；布置在所述單分力傳感器下方的待標(biāo)定的三分力傳感器，且其測力端通過豎直繃緊的繩與所述單分力傳感器的測力端相連；用于測量所述掛鐵的重心與所述轉(zhuǎn)軸的中軸線之間距離值x的激光測距儀；可橫向移動地連接在所述橫梁上、并且能夠測量該橫梁與水平線間的夾角θ的水平儀；與所述單分力傳感器和三分力傳感器均連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；以及與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、激光測距儀和水平儀均連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本實用新型專利技術(shù)的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法能夠?qū)Σ煌叽绮煌吞柕娜至鞲衅髟趚、y、z三個方向上進(jìn)行精確快速標(biāo)定。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及海洋工程和機(jī)械工程領(lǐng)域，尤其是涉及船舶與海洋工程實驗所用的不同尺寸的三分力傳感器x、y、z三個方位的標(biāo)定裝置。
技術(shù)介紹
在船舶與海洋工程和機(jī)械工程領(lǐng)域，實驗扮演著越來越重要的角色。實驗結(jié)果不僅能檢驗理論分析的結(jié)果，還能作為數(shù)值模擬方法的檢驗依據(jù)，對數(shù)值模擬模型不斷優(yōu)化，實驗也因此成為科學(xué)研究和工程領(lǐng)域不可缺少的一個環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)的采集，尤其是力的采集更是實驗中重要的一部分，力的數(shù)據(jù)的采集在風(fēng)浪流實驗、砰擊實驗、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核實驗中都是十分重要的。現(xiàn)階段力都是通過三分力傳感器或者單分力傳感器測得。而傳感器在使用之前必須先標(biāo)定。通過標(biāo)定，實驗室人員可以獲得靜態(tài)標(biāo)定曲線，確定傳感器的電量輸出和被測力之間的對應(yīng)關(guān)系，并計算得到線性系數(shù)，用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。然而現(xiàn)階段實驗室和工程單位傳感器標(biāo)定裝置和方法存在精度差、操作復(fù)雜、無法實現(xiàn)多量程多尺寸量程傳感器的多方位標(biāo)定等諸多問題。另外，大多標(biāo)定裝置沒有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這些問題具體表現(xiàn)在：1)由于標(biāo)定工作既與儀器本身特性有關(guān)，也與實際諸多具體因素諸如儀器的連接、安裝、布置有關(guān)，同時也受到各種環(huán)境因素干擾，這使得許多標(biāo)定裝置精度很差。2)許多標(biāo)定裝置固定部分設(shè)計不合理，導(dǎo)致只能在一個方向上固定特定規(guī)格的傳感器，以至于無法實現(xiàn)多量程多尺寸量程傳感器的多方位標(biāo)定。3)許多實驗室采用直接將砝碼放置或懸掛在傳感器上的方法標(biāo)定，這導(dǎo)致標(biāo)定過程中要不斷添加砝碼，使標(biāo)定操作變得十分復(fù)雜，也更易產(chǎn)生誤差。4)許多三分力傳感器的標(biāo)定裝置沒有數(shù)據(jù)處理集成裝置，導(dǎo)致實驗人員要 手工記錄電信號和力的大小，再后期計算得到靜態(tài)標(biāo)定曲線。這也使標(biāo)定過程更加復(fù)雜。同時這也導(dǎo)致了標(biāo)定時間損耗很大，影響試驗進(jìn)度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)目的是：針對上述技術(shù)問題，提出一種三分力傳感器的標(biāo)定裝置，以對不同尺寸不同型號的三分力傳感器在x、y、z三個方向上進(jìn)行精確快速標(biāo)定。本技術(shù)的技術(shù)方案是：所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，包括：支撐座；沿X軸方向水平延伸布置的橫梁，該橫梁的中部通過沿Y軸方向延伸布置轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接在所述支撐座上；連接在所述橫梁上、并且能夠沿該橫梁的長度方向橫向移動的掛鐵；固定安裝在所述橫梁上、且已被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器，所述掛鐵和該單分力傳感器分別布置在所述轉(zhuǎn)軸的左、右兩對立側(cè)；與所述支撐座的位置相對固定的底座，該底座上設(shè)置有用于固定各種型號三分力傳感器的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)；布置在所述單分力傳感器下方的待標(biāo)定的三分力傳感器，該三分力傳感器)通過所述三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)可拆卸地固定在所述底座上，且其測力端通過豎直繃緊的繩與所述單分力傳感器的測力端相連；用于測量所述掛鐵的重心與所述轉(zhuǎn)軸的中軸線之間距離值x的激光測距儀，該激光測距儀安裝在所述橫梁上且位于所述轉(zhuǎn)軸處；可橫向移動地連接在所述橫梁上、并且能夠測量該橫梁與水平線間的夾角θ的水平儀；與所述單分力傳感器和三分力傳感器均連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取所述單分力傳感器的所測力值F’和所述三分力傳感器的所測力值，并將單分力傳感器的所測力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號數(shù)值U’向外輸出，將三分力傳感器的所測力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號數(shù)值U向外輸出；以及與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、激光測距儀和水平儀均連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸出的所述力學(xué)電信號數(shù)值U’和所述力學(xué)電信號數(shù)值U、所述激光測距儀所測得的掛鐵重心至轉(zhuǎn)軸中軸線的距離值x、所述水平儀所測得的橫梁與水平線間的夾角θ，并且數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠根據(jù)其接收到的力學(xué)電信號數(shù)值U’計算出所述單分力傳感器的所測力值F’，同時能夠根據(jù)其接收到的掛鐵重心至轉(zhuǎn)軸中軸線的距離值x、橫梁與水平線間的夾角θ、預(yù)先輸入該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)的掛鐵的自重G計算出所述三分力傳感器的豎直方向理論受力值F。本技術(shù)這種標(biāo)定裝置在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選方案：所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有能夠顯示所述力學(xué)電信號數(shù)值U’、所述單分力傳感器的所測力值F’、所述力學(xué)電信號數(shù)值U和所述三分力傳感器的豎直方向理論受力值F的顯示單元。所述底座包括水平布置的底板和垂直固定在該底板上方的豎板，所述三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)包括制于所述底板上的用于穿設(shè)螺釘?shù)?個豎直通孔、制于所述豎板上的用于穿設(shè)螺釘?shù)?個水平通孔。所述豎直通孔和水平通孔的孔徑均為5mm。在所述的8個豎直通孔中，其中4個豎直通孔布置在另外4個豎直通孔的外圍，且內(nèi)側(cè)的4個豎直通孔和外圍的4個豎直通孔均呈矩形分布；在所述的8個水平通孔中，其中4個水平通孔布置在另外4個水平通孔的外圍，且內(nèi)側(cè)的4個水平通孔和外圍的4個水平通孔均呈矩形分布。所述橫梁包括由所述轉(zhuǎn)軸中軸線至橫梁左端面的左半部分以及由所述轉(zhuǎn)軸中軸線至橫梁右端面的右半部分，所述左半部分上設(shè)置有沿橫梁長度方向均勻間隔分布的三條標(biāo)線，這三條標(biāo)線將橫梁的左半部分劃分成四段長度一致的掛鐵移動區(qū)間。所述左半部分和右半部分的長度相等，所述單分力傳感器布置在所述橫梁的右端部。所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為單片機(jī)。本技術(shù)的優(yōu)點是：1、本技術(shù)這種標(biāo)定裝置利用杠桿原理，通過移動掛鐵的位置使被標(biāo)定三分力傳感器受到不同大小的拉力，實現(xiàn)三分力傳感器三個方向的標(biāo)定，并配備具有精確校正功能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具有測量精度高、省時高效、安裝方便無需裝卸、數(shù)據(jù)處理簡單等優(yōu)點。2、底座上設(shè)置有能夠固定各種型號各種尺寸的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)，從而使該標(biāo)定裝置能夠標(biāo)定不同型號不同尺寸的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施例對本技術(shù)作進(jìn)一步介紹：圖1為本技術(shù)實施例這種標(biāo)定裝置的總裝圖；圖2為本技術(shù)實施例這種標(biāo)定裝置的拆分圖；圖3為本技術(shù)實施例這種標(biāo)定裝置的標(biāo)定原理圖；圖4為對直徑為100mm的大尺寸三分力傳感器Z方向標(biāo)定時三分力傳感器與底座的裝配圖；圖5為對直徑為50mm的小尺寸三分力傳感器X方向標(biāo)定時三分力傳感器與底座的裝配圖；其中：1-支撐座，2-轉(zhuǎn)軸，3-橫梁，4-掛鐵，5-單分力傳感器，6-三分力傳感器，7-繩，8-底座，9-激光測距儀，10-水平儀，11-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，12-數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，13-單分力傳感器安裝座，14-螺釘；a-對Z方向測力時三分力傳感器與繩的連接點，b-用于固定大尺寸傳感器的豎直通孔，c-用于固定小尺寸傳感器的豎直通孔，d-對X方向測力時三分力傳感器與繩的連接點，e-用于固定大尺寸傳感器的水平通孔，f-用于固定小尺寸傳感器的水平通孔。具體實施方式圖1～圖3示出了本技術(shù)這種三分力傳感器的標(biāo)定裝置的一個具體實施 例，該裝置主要包括支撐座1、橫梁3、掛鐵4、已經(jīng)被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器5、待標(biāo)定的三分力傳感器6、繩7、底座8、激光測距儀9、水平儀10、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12。其中：支撐座1的底面為平面，其在標(biāo)定試驗時被穩(wěn)定放置在試驗臺面上。橫梁3沿X軸方向水平延伸布置，橫梁3的中部通過轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動連接在所述支撐座1上，其中轉(zhuǎn)軸2的軸線沿Y軸方向延伸布置，從而使得橫梁3能繞著轉(zhuǎn)軸2(或者說繞著Y軸)在X-Z平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。而且所述轉(zhuǎn)軸2的中軸線與橫梁3的長度軸線相交。掛鐵4活動連接在橫梁3上，掛鐵4能夠沿橫梁3的長度方向橫向移動。本例中該掛鐵4上制有一個嵌套孔，具體是通過該嵌套孔滑動連接本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于該裝置包括：支撐座(1)；沿X軸方向水平延伸布置的橫梁(3)，該橫梁(3)的中部通過沿Y軸方向延伸布置轉(zhuǎn)軸(2)轉(zhuǎn)動連接在所述支撐座(1)上；連接在所述橫梁(3)上、并且能夠沿該橫梁的長度方向橫向移動的掛鐵(4)；固定安裝在所述橫梁(3)上、且已被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器(5)，所述掛鐵(4)和該單分力傳感器(5)分別布置在所述轉(zhuǎn)軸(2)的左、右兩對立側(cè)；與所述支撐座(1)的位置相對固定的底座(8)，該底座(8)上設(shè)置有用于固定各種型號三分力傳感器的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)；布置在所述單分力傳感器(5)下方的待標(biāo)定的三分力傳感器(6)，該三分力傳感器(6)通過所述三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)可拆卸地固定在所述底座(8)上，且其測力端通過豎直繃緊的繩(7)與所述單分力傳感器(5)的測力端相連；用于測量所述掛鐵(4)的重心與所述轉(zhuǎn)軸(2)的中軸線之間距離值x的激光測距儀(9)，該激光測距儀(9)安裝在所述橫梁(3)上且位于所述轉(zhuǎn)軸(2)處；可橫向移動地連接在所述橫梁(3)上、并且能夠測量該橫梁(3)與水平線間的夾角θ的水平儀(10)；與所述單分力傳感器(5)和三分力傳感器(6)均連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)獲取所述單分力傳感器(5)的所測力值F’和所述三分力傳感器(6)的所測力值，并將單分力傳感器(5)的所測力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號數(shù)值U’向外輸出，將三分力傳感器(6)的所測力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號數(shù)值U向外輸出；以及與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)、激光測距儀(9)和水平儀(10)均連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(12)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(12)接收所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)輸出的?所述力學(xué)電信號數(shù)值U’和所述力學(xué)電信號數(shù)值U、所述激光測距儀(9)所測得的掛鐵(4)重心至轉(zhuǎn)軸(2)中軸線的距離值x、所述水平儀(10)所測得的橫梁(3)與水平線間的夾角θ，并且數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(12)能夠根據(jù)其接收到的力學(xué)電信號數(shù)值U’計算出所述單分力傳感器(5)的所測力值F’，同時能夠根據(jù)其接收到的掛鐵(4)重心至轉(zhuǎn)軸(2)中軸線的距離值x、橫梁(3)與水平線間的夾角θ、預(yù)先輸入該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(12)內(nèi)的掛鐵(4)的自重G計算出所述三分力傳感器(6)的豎直方向理論受力值F。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于該裝置包括：支撐座(1)；沿X軸方向水平延伸布置的橫梁(3)，該橫梁(3)的中部通過沿Y軸方向延伸布置轉(zhuǎn)軸(2)轉(zhuǎn)動連接在所述支撐座(1)上；連接在所述橫梁(3)上、并且能夠沿該橫梁的長度方向橫向移動的掛鐵(4)；固定安裝在所述橫梁(3)上、且已被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器(5)，所述掛鐵(4)和該單分力傳感器(5)分別布置在所述轉(zhuǎn)軸(2)的左、右兩對立側(cè)；與所述支撐座(1)的位置相對固定的底座(8)，該底座(8)上設(shè)置有用于固定各種型號三分力傳感器的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)；布置在所述單分力傳感器(5)下方的待標(biāo)定的三分力傳感器(6)，該三分力傳感器(6)通過所述三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)可拆卸地固定在所述底座(8)上，且其測力端通過豎直繃緊的繩(7)與所述單分力傳感器(5)的測力端相連；用于測量所述掛鐵(4)的重心與所述轉(zhuǎn)軸(2)的中軸線之間距離值x的激光測距儀(9)，該激光測距儀(9)安裝在所述橫梁(3)上且位于所述轉(zhuǎn)軸(2)處；可橫向移動地連接在所述橫梁(3)上、并且能夠測量該橫梁(3)與水平線間的夾角θ的水平儀(10)；與所述單分力傳感器(5)和三分力傳感器(6)均連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)獲取所述單分力傳感器(5)的所測力值F’和所述三分力傳感器(6)的所測力值，并將單分力傳感器(5)的所測力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號數(shù)值U’向外輸出，將三分力傳感器(6)的所測力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號數(shù)值U向外輸出；以及與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)、激光測距儀(9)和水平儀(10)均連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(12)，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(12)接收所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(11)輸出的 所述力學(xué)電信號數(shù)值U’和所述力學(xué)電信號數(shù)值U、所述激光測距儀(9)所測得的掛鐵(4)重心至轉(zhuǎn)軸(2)中軸線的距離值x、所述水平儀(10)所測得的橫梁(3)與水平線間的夾角θ，并且數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(12)能夠根據(jù)其接收到的力學(xué)電信號數(shù)值U’計算出所述單分力傳感器(5)的所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙國成，姚昊，肖龍飛，田新亮，張笑通，陳芝燚，王志強(qiáng)，張康，
申請(專利權(quán))人：上海交通大學(xué)，
類型：新型
國別省市：上海;31
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