基于激光位移传感器的天平校准装置及校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于激光位移传感器的天平校准装置及校准方法，包括：校准基座，其通过螺杆固定在地面上；天平支杆，其通过锥面与校准基座内锥孔紧固连接；天平，其通过锥面与天平支杆的天平端内锥孔紧固连接；加载环，其通过内锥孔与天平前段锥面紧固连接；激光位移传感器支架，其通过螺杆固定在地面上，确保安装的垂直度；激光位移传感器，其通过螺杆固定在激光位移传感器支架上。本发明专利技术能实现基于激光位移传感器的天平校准过程。通过过激光位移传感器测量天平支杆组成的悬臂系统在天平端的位移量，可建立该位移与加载量的函数关系，从而得到基于结构位移的天平吹风公式。

Calibration Device and Method of Balance Based on Laser Displacement Sensor

【技术实现步骤摘要】
基于激光位移传感器的天平校准装置及校准方法
本专利技术属于航空航天试验
，具体涉及一种基于激光位移传感器的天平校准装置及校准方法。
技术介绍
应变天平是风洞测力试验中最重要的测量仪器，天平静态校准是应变天平在风洞测力试验前重要的过程，天平校准的目的是得到应变天平的吹风公式，因此，天平校准是评估应变天平性能的重要环节。在传统的电阻应变天平的校准过程中，载荷施加在天平上，天平产生应变，粘贴在天平测量元件上的应变计组成电桥电压发生变化，通过建立电桥输出与加载量的函数关系，从而得到应变天平的吹风公式。激光位移传感器具有测量范围大，分辨率高，响应快等优点，常用于结构微小变形的测量。在天平校准过程中，应变天平通过支杆固连在校准架上，形成悬臂结构，在天平处(悬臂端部)加卸载时，会产生一定量的变形，而且变形量是与加载量存在线性关系的。通过激光位移传感器测量天平支杆组成的悬臂系统在天平端的位移量，可建立该位移与加载量的函数关系，从而得到基于结构位移的天平吹风公式。为充分利用激光位移传感器测量优势，设计一种实现基于激光位移传感器的天平校准装置是非常有意义的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种基于激光位移传感器的天平校准装置，包括：校准基座，其可拆卸连接在地面上，所述校准基座上设置有校准基座内锥孔；天平支杆，其一端具有天平支杆锥面，另一端具有中空结构，所述中空结构内连接有天平后端固定套，所述天平后端固定套内具有天平后端内锥孔；所述天平支杆通过天平支杆锥面与校准基座上的校准基座内锥孔相匹配紧固连接；天平，其具有前端锥面和后端锥面；所述天平通过后端锥面与天平后端固定套内的天平后端内锥孔紧固连接；加载环，其具有容纳空腔，所述容纳空腔内连接有天平前端固定套；所述天平前端固定套内具有天平前端内锥孔，所述天平前端固定套通过天平前端内锥孔与天平的前段锥面相匹配紧固连接；所述加载环的外表面上有设置有用于固定天平六个分量的加载托盘的十二个桁架结构；所述加载环的前端设置有至少六个基准圆盘；激光位移传感器支架，其可拆卸连接在地面上，且所述激光位移传感器支架位于加载环的前端；至少六个激光位移传感器，其可拆卸连接在激光位移传感器支架上，且至少六个激光位移传感器上测量孔的位置与加载环上的至少六个基准圆盘同轴。优选的是，所述加载环包括一体成型的圆柱筒和连接在圆柱筒前端的方形板；所述圆柱筒的外表面上一体成型设置有用于固定天平六个分量的加载托盘的十二个桁架结构；所述方形板上一体成型设置有至少六个基准圆盘；所述方形板上设置的至少六个基准圆盘均为水平或竖直布置。优选的是，所述十二个桁架结构的布置方式为：在所述圆柱筒的上表面和下表面均对称布置有两个桁架结构，在所述圆柱筒的前表面和后表面均对称布置有四个桁架结构。优选的是，至少六个所述基准圆盘的布置方式为：在所述方形板的前表面均匀设置至少四个基准圆盘，在所述方形板的上表面设置至少一个基准圆盘，在所述方形板的左表面设置至少一个基准圆盘。优选的是，所述校准基座通过螺杆可拆卸连接在地面上；所述激光位移传感器支架通过螺杆可拆卸连接在地面上。优选的是，所述天平支杆的中空结构内连接有天平后端固定套的连接方式为：所述中空结构的内壁设置有键槽Ⅳ，所述天平后端固定套的外壁设置有键槽Ⅴ，在所述键槽Ⅳ和键槽Ⅴ内连接固定键Ⅲ以实现天平后端固定套与天平支杆的连接。优选的是，所述天平通过后端锥面与天平后端固定套内的天平后端内锥孔相匹配紧固连接的方式为：所述天平的后端锥面、天平支杆的中空结构和天平后端固定套上均设置有贯穿的键槽Ⅰ，在所述键槽Ⅰ内连接固定键Ⅰ，且在所述天平的后端锥面上还设置有与键槽Ⅳ和键槽Ⅴ相对应的键槽Ⅵ，通过在键槽Ⅳ、键槽Ⅴ和键槽Ⅵ内连接固定键Ⅲ以实现的天平后端锥面的紧固连接。优选的是，所述天平前端固定套在容纳空腔内的连接方式为：所述容纳空腔的内壁上设置有安装槽，所述天平前端固定套的外壁上设置有与安装槽相匹配的凸起条，所述安装槽和凸起条相匹配连接以实现所述天平前端固定套在容纳空腔内的连接。优选的是，所述天平前端固定套通过天平前端内锥孔与天平的前段锥面相匹配紧固连接的方式为：所述天平前端内锥孔的内壁上设置有键槽Ⅱ，所述天平的前段锥面上设置有键槽Ⅲ，在所述键槽Ⅱ和键槽Ⅲ内设置固定键Ⅱ以实现天平的前段锥面的紧固连接。本专利技术还提供一种上述的基于激光位移传感器的天平校准装置的天平校准方法，包括以下步骤：步骤一、根据天平校准的装配方式，将校准基座连接在地面，将天平支杆的一端通过天平支杆锥面与校准基座上的校准基座内锥孔紧固连接，将天平的一端通过后端锥面和天平后端固定套紧固紧固连接在天平支杆的另一端，将天平的另一端通过前端锥面和天平前端固定套紧固连接在加载环内，将激光位移传感器连接在激光位移传感器支架上，并将激光位移传感器连接在地面上；步骤二，调节激光位移传感器的位置，确保激光位移传感器上测量孔的位置与加载环上的基准圆盘同轴；步骤三，通过加载环上的十二个桁架结构，按单元校准方法或多元校准方法对天平进行六分量加载，同时记录加载过程中六个激光位移传感器的所测量的位移值；步骤四，将六个激光位移传感器的数据值按一定规律组合，形成天平校准加载结果表，建立加载载荷与激光位移传感器测量值的对应关系。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术通过采用激光位移传感器进行测量，激光位移传感器具有测量范围大，分辨率高，响应快等优点，天平校准过程中，应变天平通过支杆固连在校准架上，形成悬臂结构，在天平处(悬臂端部)加卸载时，会产生一定量的变形，而且变形量是与加载量存在线性关系的；通过激光位移传感器测量天平支杆组成的悬臂系统在天平端的位移量，可建立该位移与加载量的函数关系，从而得到基于结构位移的天平吹风公式。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明：图1为本专利技术基于激光位移传感器的天平校准装置的整体结构示意图；图2为本专利技术所述加载环与激光位移传感器的对应关系示意图；图3为本专利技术所述加载环前端基准圆盘的相对位置关系示意图；图4为本专利技术所述加载环的加载桁架示意图；图5为本专利技术所述校准基座的结构示意图；图6为本专利技术所述天平支杆的结构示意图；图7为本专利技术所述天平后端固定套的结构示意图；图8为本专利技术所述天平前端固定套的结构示意图；图9为本专利技术所述天平前端固定套的另一视角的结构示意图；图10为本专利技术所述天平的结构示意图；图11为本专利技术所述天平的另一视角的结构示意图；图12为本专利技术所述加载环的结构示意图；图13为本专利技术所述天平与天平支杆的连接结构示意图；图14为本专利技术所述俯仰力矩Mz的加载结果。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1～14示出了本专利技术的一种基于激光位移传感器的天平校准装置，包括：校准基座1，其可拆卸连接在地面上，所述校准基座1上设置有校准基座内锥孔11；天平支杆2，其一端具有天平支杆锥面21，另一端具有中空结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光位移传感器的天平校准装置，其特征在于，包括：校准基座，其可拆卸连接在地面上，所述校准基座上设置有校准基座内锥孔；天平支杆，其一端具有天平支杆锥面，另一端具有中空结构，所述中空结构内连接有天平后端固定套，所述天平后端固定套内具有天平后端内锥孔；所述天平支杆通过天平支杆锥面与校准基座上的校准基座内锥孔相匹配紧固连接；天平，其具有前端锥面和后端锥面；所述天平通过后端锥面与天平后端固定套内的天平后端内锥孔紧固连接；加载环，其具有容纳空腔，所述容纳空腔内连接有天平前端固定套；所述天平前端固定套内具有天平前端内锥孔，所述天平前端固定套通过天平前端内锥孔与天平的前段锥面相匹配紧固连接；所述加载环的外表面上有设置有用于固定天平六个分量的加载托盘的十二个桁架结构；所述加载环的前端设置有至少六个基准圆盘；激光位移传感器支架，其可拆卸连接在地面上，且所述激光位移传感器支架位于加载环的前端；至少六个激光位移传感器，其可拆卸连接在激光位移传感器支架上，且至少六个激光位移传感器上测量孔的位置与加载环上的至少六个基准圆盘同轴。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光位移传感器的天平校准装置，其特征在于，包括：校准基座，其可拆卸连接在地面上，所述校准基座上设置有校准基座内锥孔；天平支杆，其一端具有天平支杆锥面，另一端具有中空结构，所述中空结构内连接有天平后端固定套，所述天平后端固定套内具有天平后端内锥孔；所述天平支杆通过天平支杆锥面与校准基座上的校准基座内锥孔相匹配紧固连接；天平，其具有前端锥面和后端锥面；所述天平通过后端锥面与天平后端固定套内的天平后端内锥孔紧固连接；加载环，其具有容纳空腔，所述容纳空腔内连接有天平前端固定套；所述天平前端固定套内具有天平前端内锥孔，所述天平前端固定套通过天平前端内锥孔与天平的前段锥面相匹配紧固连接；所述加载环的外表面上有设置有用于固定天平六个分量的加载托盘的十二个桁架结构；所述加载环的前端设置有至少六个基准圆盘；激光位移传感器支架，其可拆卸连接在地面上，且所述激光位移传感器支架位于加载环的前端；至少六个激光位移传感器，其可拆卸连接在激光位移传感器支架上，且至少六个激光位移传感器上测量孔的位置与加载环上的至少六个基准圆盘同轴。2.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的天平校准装置，其特征在于，所述加载环包括一体成型的圆柱筒和连接在圆柱筒前端的方形板；所述圆柱筒的外表面上一体成型设置有用于固定天平六个分量的加载托盘的十二个桁架结构；所述方形板上一体成型设置有至少六个基准圆盘；所述方形板上设置的至少六个基准圆盘均为水平或竖直布置。3.如权利要求2所述的基于激光位移传感器的天平校准装置，其特征在于，所述十二个桁架结构的布置方式为：在所述圆柱筒的上表面和下表面均对称布置有两个桁架结构，在所述圆柱筒的前表面和后表面均对称布置有四个桁架结构。4.如权利要求2所述的基于激光位移传感器的天平校准装置，其特征在于，至少六个所述基准圆盘的布置方式为：在所述方形板的前表面均匀设置至少四个基准圆盘，在所述方形板的上表面设置至少一个基准圆盘，在所述方形板的左表面设置至少一个基准圆盘。5.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的天平校准装置，其特征在于，所述校准基座通过螺杆可拆卸连接在地面上；所述激光位移传感器支架通过螺杆可拆卸连接在地面上。6.如权利要求1所述的基于激光位移传感器的天平校准装置，其特征在于，所述天平支杆的中空结构内...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵夫，李绪国，杨彦广，皮兴才，邱华诚，冯双，毛春满，龙正义，李杰，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51