基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置，校准装置与被校准传感器一起集成于第一部件和第二部件之间，校准装置包括传力块、标准力传感器、压电叠堆和锁紧机构，传力块、标准传感器和压电叠堆依次叠堆固定，传力块位于被校准传感器和标准传感器之间，锁紧机构锁紧第一部件和第二部件。本实用新型专利技术将校准装置与被校准传感器一起集成在被校准设备上，校准时无需拆卸被校准传感器，可对被校准传感器实施原位在线校准，提高了传感器的校准效率，也在校准时融合了工作环境对被校准传感器性能的影响，提高校准的准确率。

Online calibration device for sinusoidal force based on piezoelectric ceramics

The utility model discloses an on-line sinusoidal force calibration device based on piezoelectric ceramics. The calibration device is integrated with the calibrated sensor between the first component and the second component. The calibration device comprises a force transfer block, a standard force sensor, a piezoelectric stack and a locking mechanism, and a force transfer block, a standard sensor and a piezoelectric stack are stacked in turn. The force transfer block is located between the calibrated sensor and the standard sensor, and the locking mechanism locks the first part and the second part. The utility model integrates the calibration device with the calibrated sensor on the calibrated equipment. The calibrated sensor can be calibrated on-line in situ without disassembling the calibrated sensor. The calibration efficiency of the sensor is improved, and the influence of the working environment on the performance of the calibrated sensor is improved. Calibration accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置
本技术涉及在线校准传感器领域，特别是一种能够集成在被校准设备上的基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置。
技术介绍
正弦压力信号是动态压力校准中最常用的周期类信号，通过它可以非常准确地得到压力传感器的幅度频率特性和相位频率特性。CN200810240985.X披露了一种基于压电陶瓷技术的动态压力校准器，包括谐振管道，压电叠堆和电压激励电路，电压激励电路包括正弦电压信号发生器、功率放大器和LC谐振电路，LC谐振电路的输出端与压电叠堆相接，压电叠堆置于谐振管道的底部，谐振管道内部充满液体介质，LC谐振电路产生的激励信号作用在压电叠堆上，通过调节信号发生器的频率，改变压电叠堆的振荡频率，使压电叠堆的振荡频率与谐振管道内液体介质的固有频率相等，液体介质产生谐振，在谐振管道顶部内产生正弦压力波，谐振管道顶部开有安装待校准压力传感器的安装孔。这种压力校准器利用液体介质发生谐振提高正弦压力发生器的工作频率和压力幅值。其缺点在于：需要将被校准传感器从设备上拆下，再安装在压力校准器上进行校准，无法实现不拆卸被校准传感器而进行在线校准。这对于被校准传感器是集成在被校准设备的两个部件之间作为连接件的情况（如测量机械手上相邻的机构之间的力的传感器），要拆装被校准传感器非常困难。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够跟被校准传感器一起集成在被校准设备上，需要校准时可对被校准传感器进行原位、在线校准，非校准时无需从被校准设备上拆卸的基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置。基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置，校准装置与被校准传感器一起集成于第一部件和第二部件之间，校准装置包括传力块、标准力传感器、压电叠堆和锁紧机构，传力块、标准传感器和压电叠堆依次叠堆固定，传力块位于被校准传感器和标准传感器之间，锁紧机构锁紧第一部件和第二部件。传力块用以连接被校传感器和标准传感器，并传递标准正弦力。第一部件和第二部件指由被校准传感器连接的两个相连部件。进一步，锁紧机构由第一法兰，第二法兰和螺杆螺母组成，第一法兰位于第一部件上，第二法兰位于第二部件上。法兰可以是独立于部件的单独零件，通过紧固件固定在对应的部件上，也可以是法兰和部件一体成型。校准时，螺杆螺母将第一部件和第二部件预紧在一起，由压电叠堆输出标准正弦力，标准正弦力经标准力传感器后、由传力块传递到被校准传感器，完成对被校准传感器的校准。标准力传感器输出标准正弦力的值。校准完成后，松开锁紧装置的螺杆螺母，使第一部件和第二部件获得相互运动的空间，第一部件和第二部件可以正常工作，被校传感器也可正常对连接的两个部件之间的力值进行测量。进一步，压电叠堆由第一预紧块、第二预紧块、压电陶瓷片和锁紧螺栓组成，压电陶瓷片有多个，多个压电陶瓷片叠堆设置于第一预紧块和第二预紧块之间，第一预紧块和压电陶瓷片上分别设置允许锁紧螺栓穿过的通孔，第二预紧块上设置与锁紧螺栓啮合的螺孔，所有通孔和螺孔对齐；相邻的压电陶瓷片之间有隔振密封胶，第一个压电陶瓷片和第一预紧块之间有隔振密封胶，最后一个压电陶瓷片和第二预紧块之间有隔振密封胶。本技术的优点是：1、校准装置与被校准传感器一起集成在被校准设备上，校准时无需拆卸被校准传感器，可对被校准传感器实施原位在线校准，提高了传感器的校准效率，也在校准时融合了工作环境对被校准传感器性能的影响，提高校准的准确率。2、校准装置的正弦力源由压电陶瓷片堆叠而成，压电陶瓷片在正弦激励电压的作用下可以输出正弦力，并且力值大小与电压大小成正比，该力值可以通过标准力传感器测量得到，实时精度高。通过堆叠多片压电陶瓷片可以获得较大的力值输出。3、压电陶瓷片本身具有较高的固有频率，由其组成的正弦力源的固有频率高，因此本专利中所述的校准系统可校准的频率上限高。附图说明图1是本技术的示意图。图2是压电叠堆的结构示意图。具体实施方式如图1所示，基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置，校准装置与被校准传感器1一起集成于第一部件61和第二部件62之间，校准装置包括传力块2、标准力传感器3、压电叠堆4和锁紧机构5，传力块2、标准传感器3和压电叠堆4依次叠堆固定，传力块2位于被校准传感器1和标准传感器3之间，锁紧机构5锁紧第一部件61和第二部件62。第一部件61和第二部件62指由被校准传感器1连接的两个相连部件。第一部件61和第二部件62之间用于容纳本技术的空间可以是在被校准设备设计之初预留的，也可以是经后期改造形成。需要进行原位在线校准的传感器往往不易拆装，并且其所处的位置难以直接施加外力。因此，本技术将标准力传感器3、传力块2和压电叠堆4跟被校准传感器1集成在一起。标准力传感器输出实际测量得到的标准正弦力的值，实时精度高。传力块2用来连接被校传感器和标准传感器以及传递标准正弦力，为了提高力值传递的精度，传力块2要具有较大的刚度，为此可以选用刚度较大的材料，提高整体的结构刚度。进一步，利用弹性力学以及有限元理论分析传力块2上的力值传递特性，对力值传递结果进行补偿，可进一步提升校准精度。此外，为了确保力值的顺利传递需要对被校机构两端的相对运动进行限制，为此设计了锁紧机构。锁紧机构采用螺杆对两端施加预紧力进行锁紧。当进行校准时，锁紧机构可对机构施加一定的预紧力。不进行校准时，松开锁紧机构。锁紧机构5由第一法兰51，第二法兰52和螺杆53，螺母组成，第一法兰51位于第一部件61上，第二法兰52位于第二部件62上。法兰51、52可以是独立于部件的单独零件，法兰通过紧固件固定在对应的部件上。也可以是法兰和部件一体成型。校准时，螺杆53螺母将第一部件61和第二部件62预紧在一起，以限制第一部件61和第二部件62相对运动，确保力的顺利传递。由压电叠堆4输出标准正弦力，标准正弦力经标准力传感器3后、传力块2传递到被校准传感器1，完成对被校准传感器1的校准。校准完成后，松开锁紧装置的螺杆53和螺母，使第一部件61和第二部件62获得相互运动的空间，第一部件61和第二部件62可以正常工作，被校传感器1也可正常测量第一部件61和第二部件62之间的相互作用力。如图2所示，压电叠堆4由第一预紧块43、第二预紧块44、压电陶瓷片42和锁紧螺栓41组成，压电陶瓷片42有多个，多个压电陶瓷片42叠堆设置于第一预紧块43和第二预紧块44之间，第一预紧块43和压电陶瓷片42上分别设置允许锁紧螺栓41穿过的通孔，第二预紧块44上设置与锁紧螺栓41啮合的螺孔，所有通孔和螺孔对齐；相邻的压电陶瓷片42之间有隔振密封胶，第一个压电陶瓷片42和第一预紧块43之间有隔振密封胶，最后一个压电陶瓷片42和第二预紧块44之间有隔振密封胶。第一压紧块43上设置与锁紧螺栓41配合的沉头孔。压电叠堆体积小，便于集成到被校准设备上。本说明书实施例所述的内容仅仅是对技术构思的实现形式的列举，本技术的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本技术的保护范围也及于本领域技术人员根据本技术构思所能够想到的等同技术手段。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置，其特征在于：校准装置与被校准传感器一起集成于第一部件和第二部件之间，校准装置包括传力块、标准力传感器、压电叠堆和锁紧机构，传力块、标准传感器和压电叠堆依次叠堆固定，传力块位于被校准传感器和标准传感器之间，锁紧机构锁紧第一部件和第二部件。

【技术特征摘要】
1.基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置，其特征在于：校准装置与被校准传感器一起集成于第一部件和第二部件之间，校准装置包括传力块、标准力传感器、压电叠堆和锁紧机构，传力块、标准传感器和压电叠堆依次叠堆固定，传力块位于被校准传感器和标准传感器之间，锁紧机构锁紧第一部件和第二部件。2.根据权利要求书1所述的基于压电陶瓷的正弦力在线校准装置，其特征在于：锁紧机构由第一法兰，第二法兰和螺杆螺母组成，第一法兰位于第一部件上，第二法兰位于第二部件上。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：何闻，高宇，贾叔仕，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33