一种振动传感器的校准装置和校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于计量校准器具领域，涉及一种振动传感器的校准装置和校准方法，旨在提高对振动传感器的校准精度。其中校准装置包括标准振动传感器、激振源、数据采集模块、数据处理模块、校准腔体、加热箱、隔振台、与加热箱相连且位于校准腔体外的温控装置、与校准腔体相连的真空获得系统；校准腔体固定在隔振台上与隔振台共同形成密闭腔体；激振源和加热箱均设置在密闭腔体内，激振源设置在隔振台上表面，加热箱通过隔热连接件固定安装在激振源上；标准振动传感器固定设置在加热箱内。本发明专利技术能够模拟外界环境的变化对振动传感器进行校准，有效提高了振动传感器的校准精度。

【技术实现步骤摘要】
一种振动传感器的校准装置和校准方法
本专利技术属于计量校准器具领域，涉及一种振动传感器的校准装置和校准方法。
技术介绍
在机械制造业飞速发展的今天，高速、高效、高精度和大型化已经成为机械发展的关键，由于机械振动会严重影响机器性能和寿命，所以考核和评估机械振动效应成为设计和评估机械仪器设备性能的一项重要的指标。利用振动测试可以获取机械设备和结构的动力学参数，为解决振动问题提供科学依据。振动测试是通过传感器将机械的振动量转化为电信号参数，然后对转换成的电信号进行测量和分析，最终给出振动性能指标的结论。在振动测试环节中，传感器是测量过程中的重要设备，其测量性能将直接影响到测量出的数值的精确度，所以在传感器测量之前，需要对传感器进行校准，而校准的精确度将直接影响到传感器的性能，所以如何将校准的准确度提高，减少外界环境(尤其是环境温度和真空度)对校准精度的影响，这是一个值得解决的问题。现有的国家及国际标准对振动传感器的校准，都是建立在160Hz常温(25℃)条件下建立的，相应的校准装置也是在此条件下建立，目前没有能够模拟外界环境的变化而对振动传感器进行校准的装置，而在很多情况下振动传感器都是在环境温度剧烈变化的条件下进行测量的，这就会带来较大的测量误差。
技术实现思路
为了提高对振动传感器的校准精度，本专利技术提供了一种热真空条件下相对法振动校准装置以及校准方法，能够模拟外界环境的变化对振动传感器进行校准。本专利技术的技术解决方案是：一种振动传感器的校准装置，包括标准振动传感器、激振源、数据采集模块和数据处理模块；其特殊之处在于：还包括校准腔体、加热箱、隔振台、与加热箱相连且位于校准腔体外的温控装置、与校准腔体相连的真空获得系统；所述校准腔体固定在所述隔振台上，与隔振台共同形成密闭腔体；所述激振源和加热箱均设置在所述密闭腔体内，其中，激振源设置在隔振台上表面，加热箱通过隔热连接件固定安装在所述激振源上；所述标准振动传感器固定设置在所述加热箱内；所述数据采集模块用于采集标准振动传感器和被校振动传感器的输出信号；所述数据处理模块用于将标准振动传感器和被校振动传感器的输出信号进行比较修正，获取被校传感器的灵敏度和频率特性曲线。基于上述基本技术方案，本专利技术还作出以下优化和/或限定：为减小外界振动对激振源工作性能的影响，本专利技术在隔振台和用于安置隔振台的地基之间设置有五块减振垫，其中四块减振垫设置在隔振台四个顶角处，用于地基减振并平衡重力使基础平稳；剩余一块减振垫为圆形减振块，设置在隔振台底部中心，用于保持隔振台的稳定和减振。为防止热环境对激振源工作性能的影响，上述激振源外套设有隔热套筒，所述标准振动传感器通过隔热连接件固定在隔热套筒上。具体的，上述温控装置包括热沉、电加热单元、制冷单元和温控单元；所述热沉采用铜或不锈钢制成，热沉表面涂航天专用黑漆，吸收率和半球反射率均高于0.9，热沉温度范围在0℃～100℃；所述制冷单元为外置的制冷机，通过外循环对所述热沉进行冷却；所述温控单元包括高精度铂电阻。进一步地，为方便拆装，上述校准腔体底部为第一法兰盘结构，所述隔振台上表面具有与所述第一法兰盘结构相匹配的第二法兰盘结构；所述校准腔体和隔振台通过第一法兰盘结构和第二法兰盘结构固定连接；所述第一法兰盘结构和第二法兰盘结构之间设置有橡胶密封圈。进一步地，上述校准腔体顶部设置有观察窗口；所述校准腔体上还设置有信号接口，信号接口处采用真空泥密封。进一步地，为增加便携性，上述校准装置还包括移动小车；移动小车上设置有所述用于安置隔振台的地基。本专利技术同时提供了一种利用上述振动传感器的校准装置对振动传感器进行校准的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)将被校传感器固定于加热箱内，并且被校传感器和所述标准传感器背对背放置；2)将校准腔体和隔振台固定连接并抽真空，使校准腔体内的真空度达到校准所需要的真空度；3)开启加热箱和温控装置，使加热箱内环境温度上升到校准所需要的温度值；4)实时、同步向被校振动传感器和标准振动传感器施加相同大小的冲击激励x；5)实时采集被校振动传感器和标准传感器受到冲击激励后所分别输出的信号y1和y2；6)将信号y1与信号y2进行比较，获得被校传感器的灵敏度和频率特性曲线。本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过真空获得系统控制校准腔体内的真空度，通过温控系统控制加热箱内的环境温度，将被校传感器和标准传感器设置在可控的真空环境和加热环境中，能够模拟外界环境的变化对被校传感器进行校准，提高了振动传感器的校准精度。2、本专利技术利用五块减振垫使隔振台保持稳定和并对其减振，减少在校准过程中振动对于校准结果的影响。3、本专利技术在激振源外套设隔热套筒，能够有效防止热环境对激振源工作性能的影响，保证了激振源的使用寿命，同时进一步提高了校准精度。4、本专利技术利用移动小车使校准装置更便携。附图说明图1是本专利技术的结构组成示意图；图2是本专利技术的减振垫的形式和分布示意图；图3是真空获得系统的原理示意图；1-加热箱；2-隔热连接件；3-移动小车；4-减振垫。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术所提供的振动传感器的校准装置主要包括校准腔体、通过绝对法校准(即实验室校准)好的标准振动传感器、用于对被校振动传感器和标准振动传感器加载标准激励加速度值的激振源、刚性隔振台、用于模拟热环境的加热箱1和温控装置、用于模拟真空环境的真空获得系统、用于采集标准振动传感器和被校振动传感器的输出信号数据采集模块以及用于获取被校传感器的灵敏度和频率特性曲线的数据处理模块。校准腔体整体采用一端封闭的圆筒形结构，底部由一个圆形法兰盘构成，隔振台面上固定有一个大小与所述圆形法兰盘对应的另一圆形法兰盘，这两个法兰盘通过螺栓连接并在其中间加橡胶密封圈从而将校准腔体和隔振台固定连接并形成密封腔。校准腔体上开有信号接口(例如电缆和传感器的插座接口)用于对加热箱和激振源进行控制和信号输出，这些信号接口处采用真空泥进行密封。在使用时，将被校传感器和标准传感器背对背放置并固定在加热箱内，将加热箱通过隔热连接件固定安装在激振源上，再将温控装置和加热箱连接好；然后将校准腔体扣在加热装置和激振源外，并通过法兰连接固定在隔振台上；最后将真空获得系统与校准腔体连好。校准腔体的材料选用1Cr18Ni9，校准腔体只承受外压时，可按稳定条件计算，其壁厚可根据如下公式计算得到：其中S0为校准腔体的计算壁厚，DB为校准腔体内径，P为外压设计压力，真空容器选择0.1MPa，L为校准腔体计算长度，Et为材料温度为温度t时的弹性模量，取不锈钢20℃时的弹性模量。考虑到板材的加工误差和板材的腐蚀量，校准腔体的实际壁厚需加一个余量CC＝C1+C2+C3(2)C为壁厚附加量；(经估算取1.5mm)；C1为钢板的最大负公差附加量，一般情况下取0.5mm；C2为腐蚀裕度，单面腐蚀(包含大气腐蚀)取C2＝1mm，双面腐蚀一般取2mm；C3为封头冲压时的拉伸减薄量，在一般情况下C3取计算厚度的10％，并且不大于4mm。对于圆筒体不经冲压的元件，取C3＝0；校准腔体的实际壁厚S＝S0+C。刚性隔振台应有较高的刚性、良好的平面度；为使激振源能方便稳固的的固定在隔振台上，隔振台与校准装置的基础之间采用基础防振措施避免外界振动对激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动传感器的校准装置，包括标准振动传感器、激振源、数据采集模块和数据处理模块；其特征在于：还包括校准腔体、加热箱、隔振台、与加热箱相连且位于校准腔体外的温控装置、与校准腔体相连的真空获得系统；所述校准腔体固定在所述隔振台上，与隔振台共同形成密闭腔体；所述激振源和加热箱均设置在所述密闭腔体内，其中，激振源设置在隔振台上表面，加热箱通过隔热连接件固定安装在所述激振源上；所述标准振动传感器固定设置在所述加热箱内；所述数据采集模块用于采集标准振动传感器和被校振动传感器的输出信号；所述数据处理模块用于将标准振动传感器和被校振动传感器的输出信号进行比较修正，获取被校传感器的灵敏度和频率特性曲线。

【技术特征摘要】
1.一种振动传感器的校准装置，包括标准振动传感器、激振源、数据采集模块和数据处理模块；其特征在于：还包括校准腔体、加热箱、隔振台、与加热箱相连且位于校准腔体外的温控装置、与校准腔体相连的真空获得系统；所述校准腔体固定在所述隔振台上，与隔振台共同形成密闭腔体；所述激振源和加热箱均设置在所述密闭腔体内，其中，激振源设置在隔振台上表面，加热箱通过隔热连接件固定安装在所述激振源上；所述标准振动传感器固定设置在所述加热箱内；所述数据采集模块用于采集标准振动传感器和被校振动传感器的输出信号；所述数据处理模块用于将标准振动传感器和被校振动传感器的输出信号进行比较修正，获取被校传感器的灵敏度和频率特性曲线。2.根据权利要求1所述的振动传感器的校准装置，其特征在于：所述隔振台和用于安置隔振台的地基之间设置有五块减振垫，其中四块减振垫设置在隔振台四个顶角处，用于地基减振并平衡重力使基础平稳；剩余一块减振垫为圆形减振块，设置在隔振台底部中心，用于保持隔振台的稳定和减振。3.根据权利要求1所述的振动传感器的校准装置，其特征在于：所述激振源外套设有隔热套筒，所述标准振动传感器通过隔热连接件固定在隔热套筒上。4.根据权利要求1所述的振动传感器的校准装置，其特征在于：所述温控装置包括热沉、电加热单元、制冷单元和温控单元；所述热沉采用铜或不锈钢制成，热沉表面涂航天专用黑漆，吸收率和半球反射率均高于0.9，热沉温度范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海峰，白文义，乔江晖，王伟，邝奇，耿直，刘英元，姚羽佳，刘晓，潘思宇，
申请(专利权)人：西安航天动力试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61