一種激光絕對法動態力校準裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種激光絕對法動態力校準裝置，屬于計量檢測、動態力檢測校準、動態力測試領域。所述裝置包括砧座、機架底座、提升機構、左右調節機構、標準落錘(5)、激光測振系統和位移測量機構。本發明專利技術將落錘式動態力源與激光測量技術相結合，通過機械系統設計，實現落錘提升、釋放、防護自動化執行功能，通過激光絕對法對落錘沖擊過程進行測量，結合標準錘頭質量計算出沖擊過程的動態力，實現了激光絕對法高準確度動態力校準。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于計量檢測、動態力檢測校準、動態力測試領域，具體涉及一種激光絕對法動態力校準裝置。
技術介紹
目前國內外對于動態力測量方面，主要有正弦激勵、階躍激勵和脈沖激勵等，現有的脈沖激勵動態力標準裝置是通過標準加速度計測量沖擊過程加速度，再結合標準落錘質量從而計算出裝置施加的標準動態力。而標準加速度計目前只能通過中頻振基準進行標定溯源，但是標準加速度計的標定狀態與實際使用狀態完全不同，所以標定出來的電荷靈敏度系數并不科學，進而測量到的動態力值也具有較大的不確定度。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種激光絕對法動態力校準裝置，通過激光測振儀直接測量標準落錘沖擊過程的加速度值，減少標準加速度計的中間環節，從而提高裝置的測量精度，并且提高裝置的自動化水平。本專利技術是通過以下技術方案實現的一種激光絕對法動態力校準裝置，包括砧座6、機架底座、提升機構、左右調節機構、標準落錘5、激光測振系統1和位移測量機構；所述砧座6的下端固定安裝在地上，在砧座上端開有落錘孔；所述機架底座為框架結構，其罩在砧座6的外面，并與砧座6無接觸；機架底座的下端固定安裝在地上，其上端面作為操作平臺面；在所述機架底座上裝有立柱，立柱的頂端通過頂板固定；所述激光測振系統1包括激光頭和激光控制器，其中激光頭安裝在頂板上方，控制器放置于控制柜中；所述提升機構和左右調節機構安裝在所述機架底座上；所述提升機構包括兩根升降絲杠和落錘提升板；所述升降絲杠立式安裝在立柱的內側，其下端安裝在機架底座上，上端安裝在頂板上；兩根升降絲杠平行設置并同步旋轉；落錘提升板水平放置，其兩端通過螺母座與升降絲杠上的螺母連接；在所述落錘提升板的中部安裝有電磁鐵4，用于吸合及釋放標準落錘5 ；在落錘提升板的中間位置開有激光通過中心孔，在激光通過中心孔的左右兩側開有對稱的導軌孔；所述左右調節機構包括兩根導軌3、頂部左右調節機構和底部左右調節機構，所述頂部左右調節機構安裝在頂板上，所述底部左右調節機構安裝在機架底座的下方；所述兩根導軌3平行設置，兩者的下端均與底部左右調節機構相連，上端均穿過落錘提升板上的導軌孔后與頂部左右調節機構相連；頂部左右調節機構和底部左右調節機構同時驅動兩根導軌3，使兩者平移靠攏或分開；所述導軌3與升降絲杠平行，其軸線均在同一個平面內；所述位移測量機構包括拉線式位移傳感器，所述拉線式傳感器的本體安裝在頂板上，拉線的自由端固定在落錘升降板上。所述升降絲杠采用大導程滾珠絲杠；采用伺服電機2和減速機驅動其中一根升降絲杠運行，采用同步帶驅動另一根升降絲杠，保持兩根升降絲杠的旋轉同步性。所述頂部左右調節機構與底部左右調節機構均包括一根正反向絲杠、兩塊安裝板；兩組滾珠滑套、前導向柱、后導向柱和伺服電機；兩組滾珠滑套分別為左滾珠滑套和右滾珠滑套；所述正反向絲杠的左右段上分別設計有正向螺紋和反向螺紋；即絲杠任意向旋轉，配合絲杠的正反向螺母可以控制兩根導軌3的夾緊或者放松。即可以由一個驅動裝置， 控制兩根導軌3的相對運動。兩組滾珠滑套的軸的兩端和正反向絲杠的絲杠體的兩端均固定；所述前導向柱和后導向柱分別平行設置在正反向絲杠的兩側；所述安裝板與正反向絲杠垂直設置，其兩端分別與前導向柱和后導向柱配合；左右兩組滾珠滑套的軸承分別和正反向絲杠上的正向螺母與反向螺母配合，并一起安裝在安裝板上；這樣的布置可實現整套運動機構相對機體中心(即落錘中心)的開合運動。每根導軌3的兩端分別安裝在頂部的安裝板上和底部的安裝板上；頂部左右調節機構與底部左右調節機構同步運動；伺服電機驅動正反向絲杠旋轉，正反向絲杠通過相配的T形螺母將力傳遞給滾珠滑套，帶動兩組滾珠滑套實現相向運動或向背運動，再通過安裝板驅動導軌3平移靠攏或分開，實現左右開合。在落錘升降板上裝有防跌落機構，所述防跌落機構采用由伺服電機控制的旋轉手臂，其在90度范圍內旋轉，當需要保護標準落錘5的時候，旋轉手臂轉到落錘下方；所述旋轉手臂采用可上下伸縮的結構，包括套裝在一起的至少兩段手臂桿，在旋轉手臂的下端安裝有一個帶凹坑的托盤，用于接住標準落錘5。所述砧座6為長方體的剛性基座，具有較大質量，對落錘沖擊可視為剛體。所述機架底座采用鋼板焊接而成；。所述標準落錘5為圓柱體結構，在圓柱面上開有兩個對稱的平行平面，兩個平面是用來安裝導向器的；所述標準落錘的作用力表面采用大曲率半徑的弧形，目的是保證落錘沖擊為點接觸； 所述標準落錘采用40Cr鋼；所述導向器采用比重小、抗拉強度高的尼龍樹脂材料。在激光通過中心孔的上下兩側開有對稱的半圓形凹口 ；所述導軌孔為長圓孔；激光通過所述激光通過中心孔、導軌孔和半圓形凹口射到標準落錘上。所述電磁鐵4采用中間有孔的環形電磁鐵；電磁鐵的中心孔與激光通過中心孔同軸ο在砧座6上的所述落錘孔內安裝有墊塊，墊塊的尺寸根據標準落錘的尺寸來選擇；測量時被測傳感器置于墊塊上，在被測傳感器上端加蓋毛氈墊層，標準落錘5落在毛氈墊層上，對被測傳感器施加沖擊力。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是本專利技術通過機械系統設計，實現落錘提升、釋放、防護自動化執行功能，測量系統將原有的通過加速度計測量瞬態沖擊加速度的方式改為由激光干涉儀直接測量沖擊加速度，進而計算出動態力，本專利技術采用激光干涉法通過激光干涉儀直接測量落錘沖擊瞬間加速度，其具有以下優點(1)激光干涉法測量加速度準確度高，避免了由于加速度計校準測量帶來的測量誤差；(2)通過激光干涉儀進行非接觸測量避免了由加速度計的安裝帶來的附加質量造成質量塊上加速度分布的復雜化；(3)通過激光干涉儀可以對落錘質量塊上的任意點上的加速度進行測量，從而通過計算得到對落錘加速度的真實表述。本專利技術為動態力傳感器的校準提供了科學可靠的校準手段，與原有標準加速度計測量系統相比，通過激光絕對法測量動態力減小了測量的不確定度；同時為進一步研究動態力傳感器、動態力校準系統性能、制定、修定相關標準及校準規范提供理論與實踐依據。附圖說明圖1是本專利技術激光絕對法動態力校準裝置的結構示意圖。圖2是本專利技術激光絕對法動態力校準裝置中的砧座的結構示意圖。、圖3是本專利技術激光絕對法動態力校準裝置中的機架底座的結構示意圖。圖4是本專利技術激光絕對法動態力校準裝置中的落錘升降板的結構示意圖。圖5-1是本專利技術激光絕對法動態力校準裝置中的小尺寸標準落錘的結構示意圖。圖5-2是本專利技術激光絕對法動態力校準裝置中的大尺寸標準落錘的結構示意圖。圖6是本專利技術激光絕對法動態力校準裝置中的防跌落機構的結構示意圖。圖7是本專利技術激光絕對法動態力校準裝置中的左右調節機構的結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細描述 1，激光測振系統(如圖1中的1所示)本專利技術實施例中使用的激光測振系統為0FV-505激光頭與0FV-5000激光控制器組合的激光測振系統，軟硬件采用Ni公司PXI-5122數字化儀，配合Labview軟件開發系統實現。通過0FV-505激光頭發射He-Ni激光，波長為633nm，通過0FV-5000控制器進行激光信號采集與處理，配備VD09數字式速度解碼器，并配原始多普勒信號輸出接口，可進一步開發應用。如圖1所示，激光頭安裝在裝置頂端，激光頭可以在x、y兩維方向上調節。2，砧座(如圖2所示)作為承受沖擊載荷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種激光絕對法動態力校準裝置，其特征在于：所述裝置包括砧座、機架底座、提升機構、左右調節機構、標準落錘（５）、激光測振系統（１）和位移測量機構；所述砧座（６）的下端固定安裝在地上，在砧座上端開有落錘孔；所述機架底座為框架結構，其罩在砧座（６）的外面，并與砧座（６）無接觸；機架底座的下端固定安裝在地上，其上端面作為操作平臺面；在所述機架底座上裝有立柱，立柱的頂端通過頂板固定；所述激光測振系統（１）包括激光頭和激光控制器，其中激光頭安裝在頂板上方，控制器放置于控制柜中；所述提升機構和左右調節機構安裝在所述機架底座上；所述提升機構包括兩根升降絲杠和落錘提升板；所述升降絲杠立式安裝在立柱的內側，其下端安裝在機架底座上，上端安裝在頂板上；兩根升降絲杠平行設置并同步旋轉；落錘提升板水平放置，其兩端通過螺母座與升降絲杠上的螺母連接；在所述落錘提升板的中部安裝有電磁鐵（４），用于吸合及釋放標準落錘（５）；在落錘提升板的中間位置開有激光通過中心孔，在激光通過中心孔的左右兩側開有對稱的導軌孔；所述左右調節機構包括兩根導軌（３）、頂部左右調節機構和底部左右調節機構，所述頂部左右調節機構安裝在頂板上，所述底部左右調節機構安裝在機架底座的下方；所述兩根導軌（３）平行設置，兩者的下端均與底部左右調節機構相連，上端均穿過落錘提升板上的導軌孔后與頂部左右調節機構相連；頂部左右調節機構和底部左右調節機構同時驅動兩根導軌（３），使兩者平移靠攏或分開；所述導軌（３）與升降絲杠平行，其軸線均在同一個平面內；所述位移測量機構包括拉線式位移傳感器，所述拉線式傳感器的本體安裝在頂板上，拉線的自由端固定在落錘升降板上。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孟峰，張躍，李濤，孫橋，張智敏，過立雄，張偉，倪晉權，
申請(專利權)人：中國計量科學研究院，
類型：發明
國別省市：11