CN102564862A - 一种摆片刚度的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种摆片刚度的测试方法，通过准备刚度测试装置、安装、测量位移、得到检测质量块在自重下的转角等步骤最终得到摆片刚度。本发明创造性地将位移引入到摆片刚度测试中，避免使用现有技术中采用复杂设备和费时的调试仪器，无需设计新的测试仪器，测试方式和装置简单；本发明实现了在加速度计装配前对摆片刚度的测试，操作简便，检测效率高，设备调试并完成一件产品的检测仅需约2分钟，而现有的动态法需要约15分钟，现有的静态法则需要约20分钟。

Description

一种摆片刚度的测试方法

技术领域

本发明涉及一种刚度的测试方法，具体涉及一种加速度计摆片刚度的测试方法，属于加速度计制造技术领域。

背景技术

摆片是加速度计中的重要原件，通常主要包括用于敏感加速度的检测质量块、外环和连接检测质量块与外环的挠性支撑。摆片的刚度是检测质量块绕挠性支撑产生单位转角所需要施加的外力矩，即挠性支撑承受力后所得的变形与所加载荷的比值的倒数，是评价加速度计性能的重要参数。

摆片刚度在加速度计装配前的确定有利于对摆片的加工质量进行控制，有利于后续加速度计产品的分类装配和测试，因此装配前对摆片刚度的测量尤为重要。现在工艺中装配前对摆片刚度的测试通常有动态法和静态法：动态法是通过测量检测质量块振动时的固有频率来计算刚度，设备复杂，而且挠性支撑的扭摆性对检测信号的频率波形有影响，不利于对固有频率的简便测量与分析；静态法是利用光学测角仪直接测量检测质量块绕挠性支撑产生的转角，但需在检测质量块上安装小镜面和已知质量的砝码，调试仪器十分费时，无法满足加速度计批量生产时对摆片刚度快速简便测试的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种能快速简便测试加速度计摆片刚度的方法。

本发明的技术解决方案：一种摆片刚度的测试方法，通过以下步骤实现：

第一步，准备刚度测试装置，

刚度测试装置包括读数显微镜、工件支架、位移传感器和数据采集计算机，读数显微镜包括显微镜支架、显微镜目镜、显微镜物镜、指标线分化板和用来调节指标线分化板上下位置的微分鼓轮，指标线分化板连接位移传感器，位移传感器与数据采集计算机连接；

第二步，将待测刚度的摆片放置在工件支架上，工件支架支撑在摆片的外环上，工件支架不能遮挡在读数显微镜和待测刚度的摆片之间，调整工件支架，使摆片的摆轴方向垂直向下，令检测质量块绕挠性支撑自然下垂；

第三步，调节读数显微镜，

调节读数显微镜目镜的视度环，使指标线分化板的十字刻线清晰的出现在视场中，调节显微镜支架，使读数显微镜聚焦于待测刚度的摆片，使待测刚度的摆片的影像清晰的出现在指标线分化板上；

第四步，获得检测质量块相对基准位置的下垂量Δd，

A4.1、利用微分鼓轮调节指标线分化板十字刻线交点的位置，令十字刻线的交点对准待测刚度的摆片上的基准位置，数据采集计算机采集此状态下位移传感器的数据d1，所述待测刚度的摆片上的基准位置为外环的下沿；

A4.2、利用微分鼓轮调节指标线分化板十字刻线交点的位置，令十字刻线的交点对准检测质量块上的测量位置，数据采集计算机采集此状态下位移传感器的数据d2，所述检测质量块上的测量位置为检测质量块自然下垂后的最低点；

A4.3、数据采集计算机根据Δd＝d₂-d₁获得检测质量块相对基准位置的下垂量Δd；

第五步，利用第四步得到检测质量块相对基准位置的下垂量Δd，通过公式得到检测质量块在自重下的转角θ，其中R为检测质量块上的测量位置与挠性支撑根部的距离；

第六步，利用第五步得到的检测质量块在自重下的转角θ，通过公式得到待测刚度的摆片的刚度K，其中L为检测质量块重心与挠性支撑的距离，mg为检测质量块的重量。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明创造性地将位移引入到摆片刚度测试中，避免使用现有技术中采用复杂设备和费时的调试仪器，无需设计新的测试仪器，测试方式和装置简单；

(2)本发明实现了在加速度计装配前对摆片刚度的测试，操作简便，检测效率高，设备调试并完成一件产品的检测仅需约2分钟，而现有的动态法需要约15分钟，现有的静态法则需要约20分钟；

(3)本发明利用读数显微镜结合位移传感器可在静态下实现对摆片检测质量块下垂量的精确测量，根据不同摆片的结构特点，获得其刚度参数，测量时无需驱动摆片运动或在摆片上安装附件；

(4)通过本发明可对摆片的加工质量进行快速有效的评价，有益于加速度计批量生产中的过程控制。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为本发明刚度测试装置结构示意图；

图3为本发明刚度测试过程中的摆片示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明进行详细描述。

本发明如图1所示，通过以下步骤实现：

1、准备刚度测试装置

刚度测试装置如图2所示，包括读数显微镜、工件支架1、位移传感器7和数据采集计算机8，读数显微镜包括显微镜支架2、显微镜目镜3、显微镜物镜4、指标线分化板5和用来调节指标线分化板上下位置的微分鼓轮6，指标线分化板5连接位移传感器7，位移传感器7与数据采集计算机8连接。工件支架1用来支撑摆片，形状和材料不限，只要在测试时不要遮挡住测试位置。读数显微镜用于测量位移，可使用硬度计中的类型部件。

2、将摆片样品放置在工件支架1上，调整工件支架，使摆片的输入轴方向9垂直向下，令检测质量块11绕挠性支撑10自然下垂。

3、调节读数显微镜

调节读数显微镜目镜3的视度环，使指标线分化板5的十字刻线清晰的出现在视场中；调节显微镜支架2，令读数显微镜上下及前后移动，使其聚焦于待测量的摆片工件，使摆片的影像清晰的出现在指标线分化板5上；

4、获得检测质量块相对基准位置的下垂量

如图3所示，利用微分鼓轮6调节读数显微镜中指标线分化板5十字刻线交点的位置，令十字刻线的交点对准摆片上的基准位置14，利用数据采集计算机8采集所述状态下位移传感器7的数据d1＝0.1mm；利用微分鼓轮6调节读数显微镜中指标线分化板十字刻线交点的位置，令十字刻线的交点对准检测质量块11上的测量位置13，利用数据采集计算机8采集所述状态下位移传感器7的数据d2＝0.5mm；利用数据采集计算机8获得检测质量块11相对基准位置14的下垂量Δd＝d₂-d₁＝0.4mm。

5、获得检测质量块在自重下的转角

根据已知的摆片结构得到检测质量块11上的测量位置13与挠性支撑10根部的距离R＝15mm，获得检测质量块11在自重下的转角

6、获得摆片刚度

根据已知的摆片结构得到检测质量块11的重量mg＝1.96mN以及检测质量块11重心与挠性支撑10的距离L＝8mm，利用数据采集计算机8获得摆片刚度 $K=\frac{\mathrm{mgL}}{\mathrm{\θ}}=5.92\mathrm{gf}\·\mathrm{cm}/\mathrm{rad}.$

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (1)

1.一种摆片刚度的测试方法，其特征在于通过以下步骤实现：

第一步，准备刚度测试装置，

刚度测试装置包括读数显微镜、工件支架(1)、位移传感器(7)和数据采集计算机(8)，读数显微镜包括显微镜支架(2)、显微镜目镜(3)、显微镜物镜(4)、指标线分化板(5)和用来调节指标线分化板上下位置的微分鼓轮(6)，指标线分化板(5)连接位移传感器(7)，位移传感器(7)与数据采集计算机(8)连接；

第二步，将待测刚度的摆片放置在工件支架(1)上，工件支架支撑在摆片的外环(12)上，工件支架不能遮挡在读数显微镜和待测刚度的摆片之间，调整工件支架，使摆片的摆轴方向(9)垂直向下，令检测质量块(11)绕挠性支撑(10)自然下垂；

第三步，调节读数显微镜，

调节读数显微镜目镜(3)的视度环，使指标线分化板(5)的十字刻线清晰的出现在视场中，调节显微镜支架(2)，使读数显微镜聚焦于待测刚度的摆片，使待测刚度的摆片的影像清晰的出现在指标线分化板(5)上；

第四步，获得检测质量块相对基准位置的下垂量Δd，

A4.1、利用微分鼓轮(6)调节指标线分化板(5)十字刻线交点的位置，令十字刻线的交点对准待测刚度的摆片上的基准位置(14)，数据采集计算机(8)采集此状态下位移传感器(7)的数据d1，所述待测刚度的摆片上的基准位置(14)为外环(12)的下沿；

A4.2、利用微分鼓轮(6)调节指标线分化板(5)十字刻线交点的位置，令十字刻线的交点对准检测质量块(11)上的测量位置(13)，数据采集计算机(8)采集此状态下位移传感器(7)的数据d2，所述检测质量块(11)上的测量位置(13)为检测质量块(11)自然下垂后的最低点；

A4.3、数据采集计算机(8)根据Δd＝d₂-d₁获得检测质量块相对基准位置的下垂量Δd；

第五步，利用第四步得到检测质量块相对基准位置的下垂量Δd，通过公式

得到检测质量块在自重下的转角θ，其中R为检测质量块上的测量位置与挠性支撑根部的距离；

第六步，利用第五步得到的检测质量块在自重下的转角θ，通过公式

得到待测刚度的摆片的刚度K，其中L为检测质量块重心与挠性支撑的距离，mg为检测质量块的重量。

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