本实用新型专利技术公开了一种三分力传感器的标定装置，其包括：支撑座；通过转轴转动连接在所述支撑座上的横梁；活动连接在该横梁上的挂铁；固定安装在所述横梁上、且已被准确标定的单分力传感器；与所述支撑座的位置相对固定的底座；布置在所述单分力传感器下方的待标定的三分力传感器，且其测力端通过竖直绷紧的绳与所述单分力传感器的测力端相连；用于测量所述挂铁的重心与所述转轴的中轴线之间距离值x的激光测距仪；可横向移动地连接在所述横梁上、并且能够测量该横梁与水平线间的夹角θ的水平仪；与所述单分力传感器和三分力传感器均连接的数据采集系统；以及与所述数据采集系统、激光测距仪和水平仪均连接的数据处理系统。本实用新型专利技术的标定装置及标定方法能够对不同尺寸不同型号的三分力传感器在x、y、z三个方向上进行精确快速标定。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及海洋工程和机械工程领域，尤其是涉及船舶与海洋工程实验所用的不同尺寸的三分力传感器x、y、z三个方位的标定装置。
技术介绍
在船舶与海洋工程和机械工程领域，实验扮演着越来越重要的角色。实验结果不仅能检验理论分析的结果，还能作为数值模拟方法的检验依据，对数值模拟模型不断优化，实验也因此成为科学研究和工程领域不可缺少的一个环节。数据的采集，尤其是力的采集更是实验中重要的一部分，力的数据的采集在风浪流实验、砰击实验、结构强度校核实验中都是十分重要的。现阶段力都是通过三分力传感器或者单分力传感器测得。而传感器在使用之前必须先标定。通过标定，实验室人员可以获得静态标定曲线，确定传感器的电量输出和被测力之间的对应关系，并计算得到线性系数，用于数据采集系统。然而现阶段实验室和工程单位传感器标定装置和方法存在精度差、操作复杂、无法实现多量程多尺寸量程传感器的多方位标定等诸多问题。另外，大多标定装置没有数据处理系统。这些问题具体表现在：1)由于标定工作既与仪器本身特性有关，也与实际诸多具体因素诸如仪器的连接、安装、布置有关，同时也受到各种环境因素干扰，这使得许多标定装置精度很差。2)许多标定装置固定部分设计不合理，导致只能在一个方向上固定特定规格的传感器，以至于无法实现多量程多尺寸量程传感器的多方位标定。3)许多实验室采用直接将砝码放置或悬挂在传感器上的方法标定，这导致标定过程中要不断添加砝码，使标定操作变得十分复杂，也更易产生误差。4)许多三分力传感器的标定装置没有数据处理集成装置，导致实验人员要 手工记录电信号和力的大小，再后期计算得到静态标定曲线。这也使标定过程更加复杂。同时这也导致了标定时间损耗很大，影响试验进度。
技术实现思路
本技术目的是：针对上述技术问题，提出一种三分力传感器的标定装置，以对不同尺寸不同型号的三分力传感器在x、y、z三个方向上进行精确快速标定。本技术的技术方案是：所述的三分力传感器的标定装置，包括：支撑座；沿X轴方向水平延伸布置的横梁，该横梁的中部通过沿Y轴方向延伸布置转轴转动连接在所述支撑座上；连接在所述横梁上、并且能够沿该横梁的长度方向横向移动的挂铁；固定安装在所述横梁上、且已被准确标定的单分力传感器，所述挂铁和该单分力传感器分别布置在所述转轴的左、右两对立侧；与所述支撑座的位置相对固定的底座，该底座上设置有用于固定各种型号三分力传感器的三分力传感器固定结构；布置在所述单分力传感器下方的待标定的三分力传感器，该三分力传感器)通过所述三分力传感器固定结构可拆卸地固定在所述底座上，且其测力端通过竖直绷紧的绳与所述单分力传感器的测力端相连；用于测量所述挂铁的重心与所述转轴的中轴线之间距离值x的激光测距仪，该激光测距仪安装在所述横梁上且位于所述转轴处；可横向移动地连接在所述横梁上、并且能够测量该横梁与水平线间的夹角θ的水平仪；与所述单分力传感器和三分力传感器均连接的数据采集系统，该数据采集系统获取所述单分力传感器的所测力值F’和所述三分力传感器的所测力值，并将单分力传感器的所测力值转换成相应的力学电信号数值U’向外输出，将三分力传感器的所测力值转换成相应的力学电信号数值U向外输出；以及与所述数据采集系统、激光测距仪和水平仪均连接的数据处理系统，该数据处理系统接收所述数据采集系统输出的所述力学电信号数值U’和所述力学电信号数值U、所述激光测距仪所测得的挂铁重心至转轴中轴线的距离值x、所述水平仪所测得的横梁与水平线间的夹角θ，并且数据处理系统能够根据其接收到的力学电信号数值U’计算出所述单分力传感器的所测力值F’，同时能够根据其接收到的挂铁重心至转轴中轴线的距离值x、横梁与水平线间的夹角θ、预先输入该数据处理系统内的挂铁的自重G计算出所述三分力传感器的竖直方向理论受力值F。本技术这种标定装置在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：所述数据处理系统具有能够显示所述力学电信号数值U’、所述单分力传感器的所测力值F’、所述力学电信号数值U和所述三分力传感器的竖直方向理论受力值F的显示单元。所述底座包括水平布置的底板和垂直固定在该底板上方的竖板，所述三分力传感器固定结构包括制于所述底板上的用于穿设螺钉的8个竖直通孔、制于所述竖板上的用于穿设螺钉的8个水平通孔。所述竖直通孔和水平通孔的孔径均为5mm。在所述的8个竖直通孔中，其中4个竖直通孔布置在另外4个竖直通孔的外围，且内侧的4个竖直通孔和外围的4个竖直通孔均呈矩形分布；在所述的8个水平通孔中，其中4个水平通孔布置在另外4个水平通孔的外围，且内侧的4个水平通孔和外围的4个水平通孔均呈矩形分布。所述横梁包括由所述转轴中轴线至横梁左端面的左半部分以及由所述转轴中轴线至横梁右端面的右半部分，所述左半部分上设置有沿横梁长度方向均匀间隔分布的三条标线，这三条标线将横梁的左半部分划分成四段长度一致的挂铁移动区间。所述左半部分和右半部分的长度相等，所述单分力传感器布置在所述横梁的右端部。所述数据处理系统为单片机。本技术的优点是：1、本技术这种标定装置利用杠杆原理，通过移动挂铁的位置使被标定三分力传感器受到不同大小的拉力，实现三分力传感器三个方向的标定，并配备具有精确校正功能的数据处理系统，具有测量精度高、省时高效、安装方便无需装卸、数据处理简单等优点。2、底座上设置有能够固定各种型号各种尺寸的三分力传感器固定结构，从而使该标定装置能够标定不同型号不同尺寸的三分力传感器固定结构。附图说明下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步介绍：图1为本技术实施例这种标定装置的总装图；图2为本技术实施例这种标定装置的拆分图；图3为本技术实施例这种标定装置的标定原理图；图4为对直径为100mm的大尺寸三分力传感器Z方向标定时三分力传感器与底座的装配图；图5为对直径为50mm的小尺寸三分力传感器X方向标定时三分力传感器与底座的装配图；其中：1-支撑座，2-转轴，3-横梁，4-挂铁，5-单分力传感器，6-三分力传感器，7-绳，8-底座，9-激光测距仪，10-水平仪，11-数据采集系统，12-数据处理系统，13-单分力传感器安装座，14-螺钉；a-对Z方向测力时三分力传感器与绳的连接点，b-用于固定大尺寸传感器的竖直通孔，c-用于固定小尺寸传感器的竖直通孔，d-对X方向测力时三分力传感器与绳的连接点，e-用于固定大尺寸传感器的水平通孔，f-用于固定小尺寸传感器的水平通孔。具体实施方式图1～图3示出了本技术这种三分力传感器的标定装置的一个具体实施 例，该装置主要包括支撑座1、横梁3、挂铁4、已经被准确标定的单分力传感器5、待标定的三分力传感器6、绳7、底座8、激光测距仪9、水平仪10、数据采集系统11和数据处理系统12。其中：支撑座1的底面为平面，其在标定试验时被稳定放置在试验台面上。横梁3沿X轴方向水平延伸布置，横梁3的中部通过转轴2转动连接在所述支撑座1上，其中转轴2的轴线沿Y轴方向延伸布置，从而使得横梁3能绕着转轴2(或者说绕着Y轴)在X-Z平面内转动。而且所述转轴2的中轴线与横梁3的长度轴线相交。挂铁4活动连接在横梁3上，挂铁4能够沿横梁3的长度方向横向移动。本例中该挂铁4上制有一个嵌套孔，具体是通过该嵌套孔滑动连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三分力传感器的标定装置，其特征在于该装置包括：支撑座(1)；沿X轴方向水平延伸布置的横梁(3)，该横梁(3)的中部通过沿Y轴方向延伸布置转轴(2)转动连接在所述支撑座(1)上；连接在所述横梁(3)上、并且能够沿该横梁的长度方向横向移动的挂铁(4)；固定安装在所述横梁(3)上、且已被准确标定的单分力传感器(5)，所述挂铁(4)和该单分力传感器(5)分别布置在所述转轴(2)的左、右两对立侧；与所述支撑座(1)的位置相对固定的底座(8)，该底座(8)上设置有用于固定各种型号三分力传感器的三分力传感器固定结构；布置在所述单分力传感器(5)下方的待标定的三分力传感器(6)，该三分力传感器(6)通过所述三分力传感器固定结构可拆卸地固定在所述底座(8)上，且其测力端通过竖直绷紧的绳(7)与所述单分力传感器(5)的测力端相连；用于测量所述挂铁(4)的重心与所述转轴(2)的中轴线之间距离值x的激光测距仪(9)，该激光测距仪(9)安装在所述横梁(3)上且位于所述转轴(2)处；可横向移动地连接在所述横梁(3)上、并且能够测量该横梁(3)与水平线间的夹角θ的水平仪(10)；与所述单分力传感器(5)和三分力传感器(6)均连接的数据采集系统(11)，该数据采集系统(11)获取所述单分力传感器(5)的所测力值F’和所述三分力传感器(6)的所测力值，并将单分力传感器(5)的所测力值转换成相应的力学电信号数值U’向外输出，将三分力传感器(6)的所测力值转换成相应的力学电信号数值U向外输出；以及与所述数据采集系统(11)、激光测距仪(9)和水平仪(10)均连接的数据处理系统(12)，该数据处理系统(12)接收所述数据采集系统(11)输出的 所述力学电信号数值U’和所述力学电信号数值U、所述激光测距仪(9)所测得的挂铁(4)重心至转轴(2)中轴线的距离值x、所述水平仪(10)所测得的横梁(3)与水平线间的夹角θ，并且数据处理系统(12)能够根据其接收到的力学电信号数值U’计算出所述单分力传感器(5)的所测力值F’，同时能够根据其接收到的挂铁(4)重心至转轴(2)中轴线的距离值x、横梁(3)与水平线间的夹角θ、预先输入该数据处理系统(12)内的挂铁(4)的自重G计算出所述三分力传感器(6)的竖直方向理论受力值F。...
【技术特征摘要】
1.一种三分力传感器的标定装置，其特征在于该装置包括：支撑座(1)；沿X轴方向水平延伸布置的横梁(3)，该横梁(3)的中部通过沿Y轴方向延伸布置转轴(2)转动连接在所述支撑座(1)上；连接在所述横梁(3)上、并且能够沿该横梁的长度方向横向移动的挂铁(4)；固定安装在所述横梁(3)上、且已被准确标定的单分力传感器(5)，所述挂铁(4)和该单分力传感器(5)分别布置在所述转轴(2)的左、右两对立侧；与所述支撑座(1)的位置相对固定的底座(8)，该底座(8)上设置有用于固定各种型号三分力传感器的三分力传感器固定结构；布置在所述单分力传感器(5)下方的待标定的三分力传感器(6)，该三分力传感器(6)通过所述三分力传感器固定结构可拆卸地固定在所述底座(8)上，且其测力端通过竖直绷紧的绳(7)与所述单分力传感器(5)的测力端相连；用于测量所述挂铁(4)的重心与所述转轴(2)的中轴线之间距离值x的激光测距仪(9)，该激光测距仪(9)安装在所述横梁(3)上且位于所述转轴(2)处；可横向移动地连接在所述横梁(3)上、并且能够测量该横梁(3)与水平线间的夹角θ的水平仪(10)；与所述单分力传感器(5)和三分力传感器(6)均连接的数据采集系统(11)，该数据采集系统(11)获取所述单分力传感器(5)的所测力值F’和所述三分力传感器(6)的所测力值，并将单分力传感器(5)的所测力值转换成相应的力学电信号数值U’向外输出，将三分力传感器(6)的所测力值转换成相应的力学电信号数值U向外输出；以及与所述数据采集系统(11)、激光测距仪(9)和水平仪(10)均连接的数据处理系统(12)，该数据处理系统(12)接收所述数据采集系统(11)输出的 所述力学电信号数值U’和所述力学电信号数值U、所述激光测距仪(9)所测得的挂铁(4)重心至转轴(2)中轴线的距离值x、所述水平仪(10)所测得的横梁(3)与水平线间的夹角θ，并且数据处理系统(12)能够根据其接收到的力学电信号数值U’计算出所述单分力传感器(5)的所...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵国成，姚昊，肖龙飞，田新亮，张笑通，陈芝燚，王志强，张康，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：上海;31
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