一種通過(guò)隨機(jī)力校準(zhǔn)傳感器的裝置
專(zhuān)利匯可以提供一種通過(guò)隨機(jī)力校準(zhǔn)傳感器的裝置專(zhuān)利檢索，專(zhuān)利查詢(xún)，專(zhuān)利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及一種通過(guò)隨機(jī) 力 校準(zhǔn)力 傳感器 的裝置，屬于計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域。該裝置能夠采用 振動(dòng)臺(tái) 作為激勵(lì)源，將力傳感器安裝在振動(dòng)臺(tái) 臺(tái)面 ，將 質(zhì)量 塊 安裝在力傳感器的另一端，通過(guò)振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)力傳感器和質(zhì)量塊產(chǎn)生隨機(jī)力。質(zhì)量塊的質(zhì)量可以直接測(cè)量，質(zhì)量塊的 加速 度采用激光干涉儀測(cè)量，通過(guò)質(zhì)量和加速度將隨機(jī)力用絕對(duì)法溯源到國(guó)際單位制(SI)。，下面是一種通過(guò)隨機(jī)力校準(zhǔn)傳感器的裝置專(zhuān)利的具體信息內(nèi)容。
1.一種通過(guò)隨機(jī)力校準(zhǔn)傳感器的裝置，其特征在于：包括激光干涉儀(9)，計(jì)算機(jī)(10)，數(shù)字電壓表(11)，高準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(12)，任意波發(fā)生器(13)，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(14)，信號(hào)發(fā)生器(15)，放大器(16)，功率放大器(17)，第一混頻器(18)，第二混頻器(19)，第一濾波器(20)，第二濾波器(21)，二維位移機(jī)構(gòu)(22)，反射鏡(23)，質(zhì)量塊(24)，力傳感器(25)，振動(dòng)臺(tái)(26)；
采用振動(dòng)臺(tái)(26)驅(qū)動(dòng)力傳感器(25)和質(zhì)量塊(24)的方式產(chǎn)生動(dòng)態(tài)力，力傳感器(25)安裝于振動(dòng)臺(tái)(26)的臺(tái)面，將質(zhì)量塊(24)安裝于力傳感器(25)上端；
激光干涉儀(9)和位移機(jī)構(gòu)(22)安裝在一個(gè)有支撐的平臺(tái)上，該平臺(tái)中部開(kāi)孔以便光束通過(guò)，其孔位于質(zhì)量塊(24)的上方；激光干涉儀(9)的光束通過(guò)反射鏡(23)折射到質(zhì)量塊(24)的上表面；該光束被質(zhì)量塊(24)上表面反射，經(jīng)反射鏡(23)返回激光干涉儀(9)；當(dāng)質(zhì)量塊(24)運(yùn)動(dòng)時(shí)，返回激光干涉儀(9)的光束相位將隨之變化；反射鏡(23)安裝在位移機(jī)構(gòu)(22)的移動(dòng)端，計(jì)算機(jī)(10)控制位移機(jī)構(gòu)(22)的移動(dòng)端帶動(dòng)反射鏡(23)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)激光光束反射到質(zhì)量塊上表面的不同位置進(jìn)行測(cè)量，定位準(zhǔn)確度優(yōu)于10μm；
光電探測(cè)器(8)輸出的電信號(hào)及信號(hào)源(7)輸出的電信號(hào)分別與信號(hào)發(fā)生器(15)輸出信號(hào)在第一混頻器(18)和第二混頻器(19)進(jìn)行混頻，混頻后的兩路信號(hào)分別通過(guò)第一濾波器(20)及第二濾波器(21)進(jìn)行低通濾波，然后由多通道高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(14)進(jìn)行同步采集，經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理后獲得位移隨時(shí)間變化信號(hào)；力傳感器(25)的輸出信號(hào)經(jīng)放大器(16)放大后由高準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(12)和數(shù)字電壓表(11)進(jìn)行測(cè)量，獲得電壓隨時(shí)間變化信號(hào)；高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(14)和高準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(12)由內(nèi)部觸發(fā)系統(tǒng)控制同步采集數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)(10)產(chǎn)生有限帶寬的高斯分布隨機(jī)信號(hào)，任意波發(fā)生器(13)將隨機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)功率放大器(17)放大后驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)(26)，使其產(chǎn)生隨機(jī)力；采用激光干涉儀(9)進(jìn)行隨機(jī)加速度測(cè)量；隨機(jī)力通過(guò)質(zhì)量和加速度溯源到國(guó)際單位制；施加在力傳感器上的動(dòng)態(tài)力F是質(zhì)量塊﹑傳感器與質(zhì)量塊之間的聯(lián)接機(jī)構(gòu)以及力傳感器的等效質(zhì)量所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)力之和；通過(guò)比較施加在力傳感器上的動(dòng)態(tài)力F和力傳感器的輸出，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)力校準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)隨機(jī)力校準(zhǔn)傳感器的裝置，其特征在于：所述激光干涉儀(9)為外差式激光干涉儀，主要由激光器(1)、第一偏振分光鏡(2)、第二偏振分光鏡(3)、棱鏡(4)、布拉格盒(5)，分光鏡(6)，信號(hào)源(7)和光電探測(cè)器(8)構(gòu)成；激光器(1)產(chǎn)生頻率穩(wěn)定的激光，其出射光被第一偏振分光鏡(2)分為兩路，一路是測(cè)量光，另一路是參考光；測(cè)量光經(jīng)過(guò)第二偏振分光鏡(3)、反射鏡(23)至質(zhì)量塊(24)上表面進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，該光束被質(zhì)量塊(24)上表面反射，經(jīng)反射鏡(23)返回至第二偏振分光鏡(3)，第二偏振分光鏡(3)將其反射至分光鏡(6)，然后入射至光電探測(cè)器(8)；參考光經(jīng)棱鏡(4)至布拉格盒(5)，信號(hào)源(7)驅(qū)動(dòng)布拉格盒(5)使參考光經(jīng)布拉格盒(5)后產(chǎn)生頻移fB，該光束經(jīng)分光鏡(6)后入射至光電探測(cè)器(8)；測(cè)量光和參考光在光電探測(cè)器(8)處產(chǎn)生干涉，光電探測(cè)器(8)將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)隨機(jī)力校準(zhǔn)傳感器的裝置，其特征在于：所述質(zhì)量塊(24)通過(guò)力傳感器與質(zhì)量塊連接機(jī)構(gòu)(29)與力傳感器(25)連接；力傳感器(25)通過(guò)力傳感器安裝螺釘(30)與力傳感器連接板(28)連接；力傳感器連接板(28)通過(guò)臺(tái)面安裝螺釘(31)與振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面(27)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)隨機(jī)力校準(zhǔn)傳感器的裝置，其特征在于：所述隨機(jī)力校準(zhǔn)的信號(hào)處理過(guò)程為：激光干涉儀及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量分析得到質(zhì)量塊(24)的位移信號(hào)和力傳感器(25)輸出電壓信號(hào)被帶通濾波，然后采用DFT方法將其轉(zhuǎn)換到頻域；將位移的頻譜在對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)乘以(jω)2后直接轉(zhuǎn)換成加速度譜，再乘以質(zhì)量m轉(zhuǎn)換成力譜；對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，然后計(jì)算其在各頻點(diǎn)的幅值和相位；兩路信號(hào)在各頻點(diǎn)幅值相除，獲得力傳感器的幅頻特性；相位相減，獲得力傳感器的相頻特性；重復(fù)進(jìn)行多次測(cè)量，在各頻點(diǎn)進(jìn)行平均，獲得力傳感器在各頻點(diǎn)的幅頻特性和相頻特性平均值。
一種通過(guò)隨機(jī)力校準(zhǔn)傳感器的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)
發(fā)明內(nèi)容
具體實(shí)施方式
響。采用DFT方法分別將信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域。將位移的頻譜乘以(jω) 后直接轉(zhuǎn)換成加速度譜，再依據(jù)公式(1)轉(zhuǎn)換成力譜。對(duì)力譜信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，然后計(jì)算其在各頻點(diǎn)的幅值F(ω)和相位θF(ω)；對(duì)電壓譜信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，然后計(jì)算其在各頻點(diǎn)的幅值V(ω)和相位θV(ω)。兩路信號(hào)在各頻點(diǎn)幅值相除獲得力傳感器的幅頻特性 相位相減獲得力傳感器的相頻特性Δθ(ω)＝θF(ω)-θV(ω)。重復(fù)進(jìn)行多次測(cè)量，在各頻點(diǎn)分別進(jìn)行平均，獲得力傳感器在各頻點(diǎn)的幅頻特性平均值 和相頻特性平均值
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