CN108931335B - 一种力传感器校准装置及其标定方法 - Google Patents

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Abstract

一种力传感器校准装置，包括工控机，显示器，伺服电机，电机电源，液压加载装置，校准油缸，标准力传感器，标准力传感器数据采集装置，工作力传感器和工作力传感器数据采集装置；工控机分别与显示器和伺服电机电连接，电机电源与伺服电机电连接，伺服电机依次与液压加载装置和校准油缸连接，校准油缸的活塞与标准力传感器连接，标准力传感器与工作力传感器连接，标准力传感器数据采集装置分别与标准力传感器和工控机电连接，工作力传感器数据采集装置分别与工作力传感器和工控机电连接。

Description

一种力传感器校准装置及其标定方法
技术领域
本发明涉及推力测量技术领域，尤其是一种力传感器校准装置及其标定方法。
背景技术
发动机试验与测试技术是固体推进技术的重要组成部分，推力矢量偏心则是发动机试验与测试中需要测量的一个重要参数。要研究发动机推力矢量偏心，需要做大量反复的试验，这些试验若都放到飞行试验中是不可能的。主要原因是飞行试验成本高、周期长、信息收获量小、具有冒险性、需要耗费大量的人力。这就需要进行发动机地面试车试验，发动机地面试验是指在地面上根据特定的条件及环境要求，对***进行静态试验，获取描述***的各项性能指标信息，以便解决发动机推力偏心测试过程中的关键问题，随着国内发动机测试技术的发展，某些大型发动机采用了推力矢量控制装置，目前，国内外主要采用多分力模型和多分力试车台对推力矢量进行测量，其中较为常用的是六分力测量方法，六分力矢量推力测量技术，需将动架通过测力组件与定架连接，通过测力组件中的工作力传感器检测相关矢量力的数据，但是在测量过程中，工作力传感器的精度无法确定，尤其是在多次试验过程中，工作力传感器的精度更加无法确定，导致试验精度下降，现有技术采用工作力传感器校准的方法提高工作力传感器的精度，但是，校准过程复杂，而且没做一次试验需校准一次，成本高，而现有的一些标定技术，同样存在过程复杂，成本高的问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种力传感器校准装置及其标定方法。
本发明的技术解决方案是：一种力传感器校准装置，包括工控机，显示器，伺服电机，电机电源，液压加载装置，校准油缸，标准力传感器，标准力传感器数据采集装置，工作力传感器和工作力传感器数据采集装置；工控机分别与显示器和伺服电机电连接，电机电源与伺服电机电连接，伺服电机依次与液压加载装置和校准油缸连接，校准油缸的活塞与标准力传感器连接，标准力传感器与工作力传感器连接，标准力传感器数据采集装置分别与标准力传感器和工控机电连接，工作力传感器数据采集装置分别与工作力传感器和工控机电连接。
进一步的，液压加载装置为油泵。
使用上述的力传感器校准装置标定工作力传感器的方法，包括如下步骤：
S10)、原位校准
工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作，校准油缸的活塞驱动标准力传感器发生位移，标准力传感器数据采集装置标准力传感器的位置到达原位时，工控机控制伺服电机停止工作；
S20)、施加和卸载加载力
S21)、工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值；标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值；
S22)、重复步骤S21至少3次；
S30)、绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图。
进一步的，步骤S21中，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值的过程中，施加的加载力的级数选择5-10级。
进一步的，步骤S21中，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值的过程中施加每级加载力后，保持5-10s，标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值。
进一步的，步骤S21中，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值，卸载的加载力的级数选择5-10级。
进一步的，步骤S21中，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值的过程中，卸载每级加载力后，保持5-10s，标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值。
进一步的，施加的加载力的级数和卸载的加载力的级数相同。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、本发明的力传感器校准装置及其标定方法，采用测力***的静态校准，由该装置产生一组高精度的已知“模拟推力”对测力***进行定度，由于它复现了试验状态的变形及受力情况，因此消除了由于试验时产生的变形、安装、温度、约束等引起的绝大部分***误差，从而减小了推力测量不确定度。
2、本发明的力传感器校准装置及其标定方法，通过标定绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图，将工作力传感器输出的力值通过特性曲线图准确的确定力的真实值，避免了每次试验对工作力传感器的校准，成本低，效率高。
附图说明
图1为本发明的力传感器校准装置的原理示意图。
图2为本发明的力传感器标定方法的流程图。
图3为通过本发明力传感器校准装置及其标定方法绘制的标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种力传感器校准装置，包括工控机，显示器，伺服电机，电机电源，液压加载装置，校准油缸，标准力传感器，标准力传感器数据采集装置，工作力传感器和工作力传感器数据采集装置；所述工控机分别与所述显示器和伺服电机电连接，电机电源与所述伺服电机电连接，所述伺服电机依次与液压加载装置和校准油缸连接，所述校准油缸的活塞与标准力传感器连接，所述标准力传感器与所述工作力传感器连接，所述标准力传感器数据采集装置分别与标准力传感器和所述工控机电连接，所述工作力传感器数据采集装置分别与工作力传感器和工控机电连接。优选的，所述液压加载装置为油泵。
使用上述的力传感器校准装置标定工作力传感器的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10)、原位校准
工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，所述液压加载装置驱动所述校准油缸工作，所述校准油缸的活塞驱动所述标准力传感器发生位移，所述标准力传感器数据采集装置标准力传感器的位置到达原位时，工控机控制伺服电机停止工作。
S20)、施加和卸载加载力
S21)、工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，所述液压加载装置驱动所述校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值，优选的，所述预定值为试车台试验时，施加到工作力传感器的力值，施加的加载力的级数选择5-10级(不包括零值)，施加每级加载力后，保持5-10s，标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值并反馈至工控机，所述显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值；施加记载力至预定值后，卸载加载力至零值，卸载的加载力的级数选择5-10级(不包括零值)，优选的，施加的加载力的级数和卸载的加载力的级数相同，卸载每级加载力后，保持5-10s，标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值并反馈至工控机，所述显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值。
S22)、重复步骤S21至少3次，优选6次。
S30)、绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图。
根据标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图确定工作力传感器的直线度、滞后性和重复性，所述工作力传感器的直线度、滞后性和重复性根据下述公式确定：
式中，Vn为步骤S21中，所述液压加载装置驱动所述校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值时，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器的输出力值的平均值；m为步骤S22重复的次数；Vnj为第j次(j＝01,2,…m)施加加载力和卸载记载力过程中，步骤S21中，所述液压加载装置驱动所述校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值时，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器的输出力值；L为工作力传感器的直线度误差；△VL为程平均校准曲线与平均端点直线偏差的最大值；H为工作力传感器的滞后误差；△VH为回程平均校准曲线与进程平均校准曲线偏差的最大值；R为工作力传感器的重复性误差；△VR为进程重复校准时各级力值点输出极差的最大值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种传感器校准装置标定工作力传感器的方法，其特征在于，包括力传感器校准装置，所述力传感器校准装置包括工控机，显示器，伺服电机，电机电源，液压加载装置，校准油缸，标准力传感器，标准力传感器数据采集装置，工作力传感器和工作力传感器数据采集装置；
工控机分别与显示器和伺服电机电连接，电机电源与伺服电机电连接，伺服电机依次与液压加载装置和校准油缸连接，校准油缸的活塞与标准力传感器连接，标准力传感器与工作力传感器连接，标准力传感器数据采集装置分别与标准力传感器和工控机电连接，工作力传感器数据采集装置分别与工作力传感器和工控机电连接，液压加载装置为油泵；
所述传感器校准装置标定工作力传感器的方法，包括如下步骤：S10)、原位校准
工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作，校准油缸的活塞驱动标准力传感器发生位移，标准力传感器数据采集装置标准力传感器的位置到达原位时，工控机控制伺服电机停止工作；
S20)、施加和卸载加载力
S21)、工控机控制伺服电机启动带动液压加载装置工作，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值；标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在施加加载力和卸载加载力过程中输出的力值；
S22)、重复步骤S21至少3次；
S30)、绘制标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图；
步骤S21中，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值的过程中，施加的加载力的级数选择5-10级；
步骤S21中，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值的过程中施加每级加载力后，保持5-10s，标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值；
步骤S21中，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值，卸载的加载力的级数选择5-10级；
步骤S21中，液压加载装置驱动校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值的过程中，卸载每级加载力后，保持5-10s，标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置分别采集标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值并反馈至工控机，显示器显示标准力传感器数据采集装置和工作力传感器数据采集装置所采集的标准力传感器和工作力传感器在该级加载力下输出的力值；
施加的加载力的级数和卸载的加载力的级数相同；
根据标准力传感器和工作力传感器的特性曲线图确定工作力传感器的直线度、滞后性和重复性，所述工作力传感器的直线度、滞后性和重复性根据下述公式确定：
式中，Vn为步骤S21中，所述液压加载装置驱动所述校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值时，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器的输出力值的平均值；m为步骤S22重复的次数；Vnj为第j次，j＝0,1,2,…m，施加加载力和卸载记载力过程中，步骤S21中，所述液压加载装置驱动所述校准油缸工作向标准力传感器施加加载力至预定值后卸载加载力至零值时，工作力传感器数据采集装置所采集的工作力传感器的输出力值；L为工作力传感器的直线度误差；△VL为程平均校准曲线与平均端点直线偏差的最大值；H为工作力传感器的滞后误差；△VH为回程平均校准曲线与进程平均校准曲线偏差的最大值；R为工作力传感器的重复性误差；△VR为进程重复校准时各级力值点输出极差的最大值。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110374961B (zh) * 2019-07-01 2021-08-06 中国人民解放军国防科技大学 一种足式机器人液压作动器自动标定装置及标定方法
CN110794487A (zh) * 2019-10-22 2020-02-14 福建省计量科学研究院（福建省眼镜质量检验站） 一种基于无线传输的自动气象站的校准装置
CN110763397A (zh) * 2019-11-22 2020-02-07 北京航天三发高科技有限公司 一种发动机试验台推力测量传感器的校验方法及其装置
CN113916441A (zh) * 2020-07-08 2022-01-11 北京航飞科技开发研究所 力传感器的校准装置及标定方法
CN113340525B (zh) * 2021-06-07 2022-08-23 安徽工业大学 一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10032978A1 (de) * 2000-07-06 2002-01-24 Gassmann Theiss Messtech Drehmoment-Normalmesseinrichtung
CN201133859Y (zh) * 2007-04-27 2008-10-15 重庆市计量质量检测研究院 2mn微机控制电液伺服力标准机
CN102564692A (zh) * 2012-02-03 2012-07-11 苏州世力源科技有限公司 动态力标定结构
CN204389102U (zh) * 2014-12-10 2015-06-10 上海精密计量测试研究所 双力源叠加式多维力传感器校准装置
CN107907270A (zh) * 2017-11-28 2018-04-13 北京航天试验技术研究所 一种火箭发动机主推力真空现场校准***
CN208780390U (zh) * 2018-10-01 2019-04-23 北京航天三发高科技有限公司 一种力传感器校准装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10032978A1 (de) * 2000-07-06 2002-01-24 Gassmann Theiss Messtech Drehmoment-Normalmesseinrichtung
CN201133859Y (zh) * 2007-04-27 2008-10-15 重庆市计量质量检测研究院 2mn微机控制电液伺服力标准机
CN102564692A (zh) * 2012-02-03 2012-07-11 苏州世力源科技有限公司 动态力标定结构
CN204389102U (zh) * 2014-12-10 2015-06-10 上海精密计量测试研究所 双力源叠加式多维力传感器校准装置
CN107907270A (zh) * 2017-11-28 2018-04-13 北京航天试验技术研究所 一种火箭发动机主推力真空现场校准***
CN208780390U (zh) * 2018-10-01 2019-04-23 北京航天三发高科技有限公司 一种力传感器校准装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
高速旋转固体火箭发动机测量***研究;卞付国;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;第6、33-63页 *

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