一种面向压电式加速度传感器横向灵敏度标定的振动台制造技术

本发明专利技术公开了属于机械制造技术领域的一种面向压电式加速度传感器横向灵敏度标定的振动台。所述振动台由柔性铰链机构固定在平面二轴振动发生装置上构成，柔性铰链机构由直梁型柔性铰链将位于中间部分的终端平台，位于终端平台的上边、下边、左边、右边的输入平台以及刚性连接基体连接组成。平面二轴振动发生装置通过压电陶瓷驱动器驱动柔性铰链机构运动，通过长度计对终端平台转换块的位移信号进行采集和反馈，带动终端平台转换块上的压电式加速度传感器在较高频率下运动；可以实现压电式加速度传感器的高频率高精度平面圆形轨迹运动，其向心加速度幅值稳定度和频率稳定度高，从而能够实现对压电式加速度传感器横向灵敏度的标定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械制造
，特别涉及一种面向压电式加速度传感器横向灵敏度标定的振动台。
技术介绍
传感器是一种将被测非电量转换成与其呈对应关系电信号的装置，它是信息获取的核心，在当前科学技术进步中发挥着重要作用。目前，随着人类探知领域和空间的拓展，人们更加依赖于获取外界信息的采集技术，传感器已经渗透到工业生产、国防建设、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源勘察、医学诊断、生物工程，甚至是文物保护等极其广泛的领域。压电式加速度传感器于上世纪40年代末、50年代初开始大规模生产，具有尺寸小、重量轻、抗干扰能力强、环境特性好、安装方便等优点，现在已经广泛应用于航空、航天、兵器、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测试、信号分析、振动校准、机械动态实验等中，特别是在航空和宇航领域中更是有它的特殊地位。压电式加速度传感器在自动化仪器设备中的使用越来越广泛，其正确使用对仪器、设备的性能起着决定性影响，因此，压电式加速度传感器必须进行正确的标定。加速度传感器横向灵敏度的标定主要是依照国际标准ISO16063-31。标定方法主要包括单轴振动台激振法，平面两轴振动台激振法和空间三轴振动台激振法等。其中，单轴振动台激振法需要手动安装测试，对传感器的安装位置要求较高，标定效率较低，使用受到一定的限制，而两轴振动台可以实现自动化标定，标定效率和精度高。柔性铰链是利用材料的变形使相互连接的刚体产生微小位移及转动的一种r>柔性单元。若干个柔性铰链可以组成柔性铰链机构，柔性铰链机构被广泛应用于工业与航空制造、微操作、微电子制造、生物工程等领域。与传统的刚性机构相比，柔性机构具有许多优点：整体化设计和加工，可简化结构、减小体积和质量、免于装配；无间隙和摩擦，可实现高精度运动；免于磨损，提高寿命；免于润滑，避免污染；可增大结构刚度等。结合柔性铰链机构可以实现纳米级运动分辨率的特点，可以将柔性铰链机构作为平面两轴振动台，实现压电式加速度传感器横向灵敏度的自动化标定。作为两轴振动台的柔性铰链机构需要具有较高的工作频率，以产生较大的振动加速度，增大传感器的标定范围，具有良好的解耦特性，以便于进行两轴平面合成运动的精确控制，具有较大的承载能力，以满足更多压电式加速度传感器的标定。柔性铰链机构结构尺寸小，形状复杂，加工精度高，需要采用合理的柔性铰链机构设计方法进行构型综合，以两轴振动台的使用要求为优化目标，选用合理的优化方法进行机构的运动综合和优化设计。目前，两轴振动台主要采用基于幅值比和相位差的谐振梁装置，谐振梁需要工作在共振频率附近，产生的加速度幅值稳定度和频率稳定度都有待于提高，控制困难。因此，结合柔性铰链机构的特点，以满足两轴振动台的性能要求为设计目标，研发设计一种面向压电式加速度传感器横向灵敏度标定的振动台具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种面向压电式加速度传感器横向灵敏度标定的振动台，该振动台由平面二轴振动发生装置上固定柔性铰链机构构成；其中，在平面二轴振动发生装置的气浮隔振台1上固定柔性铰链机构2；在对应于柔性铰链机构2的右端和下端分别固定第一输入平台联接块3和第二输入平台联接块4；第一输入平台联接块3通过其上的螺纹与第一压电陶瓷驱动器5连接，第二输入平台联接块4通过螺纹与第二压电陶瓷驱动器6连接，并保证第一压电陶瓷驱动器5和第二压电陶瓷驱动器6的导线接口竖直向上；第一压电陶瓷驱动器5的端部与第一轴端挡板7的中间凸台接触，第二压电陶瓷驱动器6的端部与第二轴端挡板8的中间凸台接触；第一轴端挡板7通过螺栓与柔性铰链机构2的刚性联接基体25右端外侧连接，第二轴端挡板8通过螺栓与柔性铰链机构2的刚性联接基体25下端外侧连接，在柔性铰链机构2的中间部分的终端平台20上固定终端平台转换块9；终端平台转换块9的上表面固定传感器螺纹接头10；传感器螺纹接头10上连接被测压电式加速度传感器11，并保证其敏感轴沿竖直方向；柔性铰链机构2的左端和上端的刚性联接基体25上表面分别与第一安装支座12和第二安装支座13的部分下表面接触；第一安装支座12和第二安装支座13的其余部分下表面固定在气浮隔振台1上；第一安装支座12和第二安装支座13上表面分别安装有第一长度计14和第二长度计15；第一长度计14通过第一夹紧盖板16和第一夹紧支座17固定在第一安装支座12上表面；第二长度计15通过第二夹紧盖板18和第二夹紧支座19固定在第二安装支座13的上表面。所述柔性铰链机构的结构是：在柔性铰链中间部分设置，终端平台20的右边设置第一输入平台21、终端平台20的下边设置第二输入平台22、终端平台20的左边设置第三输入平台23、终端平台20的上边设置第四输入平台24、柔性铰链机构2的四周为刚性联接基体25；其中第一输入平台21和刚性联接基体25之间通过第一铰链单元26和第二铰链单元27连接，第二输入平台22和刚性联接基体25之间通过第三铰链单元28和第四铰链单元29连接，第三输入平台23和刚性联接基体25之间通过第五铰链单元30和第六铰链单元31连接，第四输入平台24和刚性联接基体25之间通过第七铰链单元32和第八铰链单元33连接；所述第一输入平台21和终端平台20之间通过第九铰链单元34连接，第二输入平台22和终端平台20之间通过第十铰链单元35联接，第三输入平台23和终端平台20之间通过第十一铰链单元36联接，第四输入平台24和终端平台20之间通过第十二铰链单元37联接；所述第一铰链单元26、第二铰链单元27、第三铰链单元28、第四铰链单元29、第五铰链单元30、第六铰链单元31、第七铰链单元32和第八铰链单元33都由两个平行分布的直梁型柔性铰链组成；并且尺寸略大于第九铰链单元34、第十铰链单元35、第十一铰链单元36和第十二铰链单元37的两个平行分布的直梁型柔性铰链。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术所述的一种面向压电式加速度传感器横向灵敏度标定的振动台，可以实现高频率、大幅值的圆周运动，从而产生幅值稳定度和频率稳定度高的径向振动加速度，因此可以用来标定压电式加速度传感器的横向灵敏度，标定效率高、成本低；2.本专利技术所述的平面二轴振动发生装置，采用压电陶瓷驱动器驱动，响应速度快，终端平台的位移信息通过长度计进行采集和反馈，控制方式简单方便，产生的振动加速度的轨迹跟踪精度高；3.本专利技术所述的柔性铰链机构，结构尺寸紧凑，采用一体式加工制造，具有较高的固有频率，较大的工作行程和良好的解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向压电式加速度传感器横向灵敏度标定的振动台，其特征在于，该振动台由平面二轴振动发生装置上固定柔性铰链机构构成；其中，柔性铰链机构(2)固定在平面二轴振动发生装置的气浮隔振台(1)上；在对应于柔性铰链机构(2)的右端和下端分别固定第一输入平台联接块(3)和第二输入平台联接块(4)；第一输入平台联接块(3)通过其上的螺纹与第一压电陶瓷驱动器(5)连接，第二输入平台联接块(4)通过螺纹与第二压电陶瓷驱动器(6)连接，并保证第一压电陶瓷驱动器(5)和第二压电陶瓷驱动器(6)的导线接口竖直向上；第一压电陶瓷驱动器(5)的端部与第一轴端挡板(7)的中间凸台接触，第二压电陶瓷驱动器(6)的端部与第二轴端挡板(8)的中间凸台接触；第一轴端挡板(7)通过螺栓与柔性铰链机构(2)的刚性联接基体(25)右端外侧连接，第二轴端挡板(8)通过螺栓与柔性铰链机构(2)的刚性联接基体(25)下端外侧连接，在柔性铰链机构(2)的中间部分的终端平台(20)上固定终端平台转换块(9)；终端平台转换块(9)的上表面固定传感器螺纹接头(10)；传感器螺纹接头(10)上连接被测压电式加速度传感器(11)，并保证其敏感轴沿竖直方向；柔性铰链机构(2)的左端和上端的刚性联接基体(25)上表面分别与第一安装支座(12)和第二安装支座(13)的部分下表面接触；第一安装支座(12)和第二安装支座(13)的其余部分下表面固定在气浮隔振台(1)上；第一安装支座(12)和第二安装支座(13)上表面分别安装有第一长度计(14)和第二长度计(15)；第一长度计(14)通过第一夹紧盖板(16)和第一夹紧支座(17)固定在第一安装支座(12)上表面；第二长度计(15)通过第二夹紧盖板(18)和第二夹紧支座(19)固定在第二安装支座(13)的上表面。...

【技术特征摘要】
1.一种面向压电式加速度传感器横向灵敏度标定的振动台，其特征在于，该
振动台由平面二轴振动发生装置上固定柔性铰链机构构成；其中，柔性铰链机构
(2)固定在平面二轴振动发生装置的气浮隔振台(1)上；在对应于柔性铰链机
构(2)的右端和下端分别固定第一输入平台联接块(3)和第二输入平台联接块
(4)；第一输入平台联接块(3)通过其上的螺纹与第一压电陶瓷驱动器(5)连
接，第二输入平台联接块(4)通过螺纹与第二压电陶瓷驱动器(6)连接，并保
证第一压电陶瓷驱动器(5)和第二压电陶瓷驱动器(6)的导线接口竖直向上；
第一压电陶瓷驱动器(5)的端部与第一轴端挡板(7)的中间凸台接触，第二压
电陶瓷驱动器(6)的端部与第二轴端挡板(8)的中间凸台接触；第一轴端挡板
(7)通过螺栓与柔性铰链机构(2)的刚性联接基体(25)右端外侧连接，第二
轴端挡板(8)通过螺栓与柔性铰链机构(2)的刚性联接基体(25)下端外侧连
接，在柔性铰链机构(2)的中间部分的终端平台(20)上固定终端平台转换块
(9)；终端平台转换块(9)的上表面固定传感器螺纹接头(10)；传感器螺纹接
头(10)上连接被测压电式加速度传感器(11)，并保证其敏感轴沿竖直方向；
柔性铰链机构(2)的左端和上端的刚性联接基体(25)上表面分别与第一安装
支座(12)和第二安装支座(13)的部分下表面接触；第一安装支座(12)和第
二安装支座(13)的其余部分下表面固定在气浮隔振台(1)上；第一安装支座
(12)和第二安装支座(13)上表面分别安装有第一长度计(14)和第二长度计
(15)；第一长度计(14)通过第一夹紧盖板(16)和第一夹紧支座(17)固定
在第一安装支座(12)上表面；第二长度计(15)通过第二夹紧盖板(18)和第
二夹紧支座(19)固定在第二安装支座(13)的上表面。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁民，杜云松，姜峣，张京雷，李福华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11