一种薄膜式压力传感器动态标定装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于传感器灵敏度标定的标定装置和方法，具体涉及一种薄膜式压力传感器动态标定装置及其使用方法。解决了现有采用机械式结构的薄膜式传感器动态标定，存在标定不准确的技术问题。本发明专利技术标定装置包括支撑系统、加载系统和数据采集设备。加载系统包括油缸组件、测量组件和标定油腔组件；油缸组件包括油缸、活塞杆；油缸的侧壁上相对安装标准传感器导杆和油腔导杆；活塞杆的头部位于油缸内；标准传感器与标准传感器导杆连接；标定油腔组件连接在油腔导杆端部，待标定薄膜传感器的敏感面放置于标定油腔组件中标定腔室的中心区域；数据采集设备用于采集记录标准传感器和待标定薄膜传感器的信号。和待标定薄膜传感器的信号。和待标定薄膜传感器的信号。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜式压力传感器动态标定装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种用于传感器灵敏度标定的标定装置和方法，具体涉及一种薄膜式压力传感器动态标定装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]在航天航空、民用基础建设及科学技术研究等领域，传感器作为环境监测及信息获取的重要元件，其精度和可靠性直接决定设备的运行状态和工作效率。薄膜式压力传感器作为力学测量中常见的一种传感器类型，其具有体积小，量程大，频响高等优势，在状态监测及冲击波测量等领域应用较广。常见的薄膜式应力传感器包括锰铜计、镱应力计、碳应力计、PVDF应力计等，其测量原理通常为内部敏感元件的压电和压阻效应，在投入使用之前，需要通过标准传感器对敏感元件的压电或压阻系数进行测试标定，进而换算获取传感器的灵敏度。
[0003]目前，大多数传感器厂家所提供的传感器灵敏度均是基于准静态标定的结果，并未考虑材料在动态载荷作用下其应变率效应导致的灵敏度偏移；此外，传感器在应用过程中还会存在漂移现象，出厂时的灵敏度无法准确表征传感器当前的测试性能，且由于薄膜式应力传感器自身的结构限制，用户很难通过简单的加载方式及时标定并获取传感器在预设工况下的灵敏度，相关灵敏度误差将在一定程度上影响实验测量数据的准确性。有公开文献中提到，薄膜式压力传感器动态标定装置采用机械式结构，但机械式结构标定时需要考虑到受力面积及加载压力分布均匀性的影响，且受力面积及加载压力分布均匀性和标定装置的加工精度相关性较强，容易在标定过程中引入误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有采用机械式结构的薄膜式压力传感器动态标定存在标定不准确的技术问题，而提供一种薄膜式压力传感器动态标定装置及其使用方法。本专利技术薄膜式压力传感器动态标定装置及其使用方法解决了现有传感器灵敏度标定不准确的问题。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]一种薄膜式压力传感器动态标定装置，其特殊之处在于：包括支撑系统、加载系统和数据采集设备；
[0007]所述支撑系统包括基座和固定设置在基座上的两个支撑架；
[0008]所述基座的中心设置有油缸安装孔，两个支撑架分别位于油缸安装孔相对的两侧；
[0009]所述加载系统包括油缸组件、测量组件和标定油腔组件；
[0010]所述油缸组件包括油缸和活塞杆；
[0011]所述油缸设置在油缸安装孔内；所述油缸中心沿竖直方向设置开口朝上的筒状内腔；所述活塞杆的头部插入到筒状内腔内，活塞杆的尾部位于油缸上方；
[0012]所述测量组件包括标准传感器导杆、标准传感器和油腔导杆；
[0013]所述标准传感器导杆和油腔导杆均沿轴向设置有中心通孔，标准传感器导杆和油腔导杆的中心通孔内径相同，且两者的内端分别穿过两个支撑架连接在油缸筒状内腔底部的两侧使得标准传感器导杆和油腔导杆的中心通孔连通；所述标准传感器导杆的外端与标准传感器连接；
[0014]所述标定油腔组件包括油腔腔体、油腔压盖和补油螺钉；
[0015]所述油腔腔体内侧中部设置有锥形结构的标定腔室，标定腔室的小端通过油腔导杆与油缸的筒状内腔连通，油腔腔体位于标定腔室大端的一侧与油腔压盖固连，油腔压盖中部设置有与标定腔室内外贯通且位于标定腔室轴线上的第三螺纹孔，补油螺钉位于第三螺纹孔内；
[0016]所述油腔腔体和油腔压盖之间用于固定待标定薄膜传感器，待标定薄膜传感器的敏感面放置于标定腔室的中心区域，且标准传感器和待标定薄膜传感器的敏感面距离油缸中心距离一致；
[0017]所述数据采集设备用于采集记录标准传感器和待标定薄膜传感器的信号；
[0018]所述两个支撑架的距离小于油缸的高度。
[0019]进一步地，所述油缸组件还包括两个第一O形密封圈；所述活塞杆头部活塞上设置有两道第一环槽，所述两个第一O形密封圈分别套装在两道第一环槽内；所述标定油腔组件还包括第二O形密封圈；所述油腔压盖内侧与油腔腔体连接位置设置有第二环槽，所述第二O形密封圈位于第二环槽内。
[0020]进一步地，所述油缸组件还包括限位块、锤帽和至少一个堵头螺钉；所述限位块套设在活塞杆上且位于油缸开口处；所述锤帽设置在活塞杆的尾部；所述至少一个堵头螺钉沿径向设置在油缸的侧壁上，且至少一个堵头螺钉与标准传感器导杆和油腔导杆位于筒状内腔底部的同一圆周上。
[0021]进一步地，所述支撑架中部沿竖直方向从上至下设置有阶梯式的第一台阶和第二台阶，且第一台阶和第二台阶沿支撑架内、外侧贯通；所述第一台阶的宽度大于油缸的对应外型尺寸，第二台阶的宽度大于油腔导杆的外径尺寸且小于油缸的对应外型尺寸。
[0022]进一步地，所述基座底部设置有与支撑架对应的沉头螺纹孔，通过螺钉拧入沉头螺纹孔将基座与支撑架固定连接；所述限位块为螺栓，螺栓的中心设置通孔；所述油缸开口端内侧设置有与螺栓配合的螺纹段，螺栓通过螺纹段拧入到油缸开口端，活塞杆的尾部从螺栓的通孔穿出。
[0023]进一步地，所述堵头螺钉有两个，且相对设置；所述锤帽的材质为金属铝或塑料；所述油缸的筒状内腔底部的两侧侧壁上设置有分别与标准传感器导杆和油腔导杆的内端相适配的两个第一螺纹孔，所述标准传感器导杆和油腔导杆的内端分别设置有与第一螺纹孔配合连接的外螺纹。
[0024]进一步地，所述油腔腔体与油腔压盖通过多个螺栓连接，且多个螺栓沿周向均布在油腔压盖上且位于标定腔室外侧。
[0025]上述的一种薄膜式压力传感器动态标定装置的使用方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0026]步骤S1)将除数据采集设备之外的部件进行组装；
[0027]步骤S2)向油缸内注入液压油；
[0028]步骤S3)在标定油腔组件上安装待标定薄膜传感器，使得待标定薄膜传感器的敏感面放置于标定腔室的中心区域，并确保标定油腔组件中充满油液；
[0029]步骤S4)加载标定
[0030]步骤S4.1)将油缸正立在油缸安装孔中固定，将标准传感器及待标定薄膜传感器的测试线路连接至数据采集设备；
[0031]步骤S4.2)敲击活塞杆的尾部，并通过数据采集设备采集记录标准传感器和待标定薄膜传感器的测量信号；
[0032]步骤S4.3)对比标准传感器和待标定薄膜传感器的测量信号，获得各个待标定薄膜传感器的灵敏度，标定完成；
[0033]步骤S5)更换待标定薄膜传感器，返回步骤S4，直至所有待标定薄膜传感器标定完成；
[0034]步骤S6)回收装置。
[0035]进一步地，步骤S1)具体为：
[0036]步骤S1.1)将油缸横放于已安装好的两支撑架的第一台阶上，调整油缸朝上面，依次安装标准传感器导杆、堵头螺钉、油腔导杆、油腔腔体、油腔压盖和补油螺钉；
[0037]步骤S1.2)将油缸正立在基座的油缸安装孔内固定，将活塞杆、限位块、锤帽和标准传感器进行安装；
[0038]步骤S2)具体为：下压活塞杆至其最大行程，将油缸横放于两第一台阶上，使其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜式压力传感器动态标定装置，其特征在于：包括支撑系统、加载系统和数据采集设备(15)；所述支撑系统包括基座(1)和固定设置在基座(1)上的两个支撑架(2)；所述基座(1)的中心设置有油缸安装孔(18)，两个支撑架(2)分别位于油缸安装孔(18)相对的两侧；所述加载系统包括油缸组件、测量组件和标定油腔组件；所述油缸组件包括油缸(5)和活塞杆(7)；所述油缸(5)设置在油缸安装孔(18)内；所述油缸(5)中心沿竖直方向设置开口朝上的筒状内腔；所述活塞杆(7)的头部插入到筒状内腔内，活塞杆(7)的尾部位于油缸(5)上方；所述测量组件包括标准传感器导杆(4)、标准传感器(3)和油腔导杆(10)；所述标准传感器导杆(4)和油腔导杆(10)均沿轴向设置有中心通孔，标准传感器导杆(4)和油腔导杆(10)的中心通孔内径相同，且两者的内端分别穿过两个支撑架(2)连接在油缸(5)筒状内腔底部的两侧使得标准传感器导杆(4)和油腔导杆(10)的中心通孔连通；所述标准传感器导杆(4)的外端与标准传感器(3)连接；所述标定油腔组件包括油腔腔体(11)、油腔压盖(12)和补油螺钉(13)；所述油腔腔体(11)内侧中部设置有锥形结构的标定腔室(111)，标定腔室(111)的小端通过油腔导杆(10)与油缸(5)的筒状内腔连通，油腔腔体(11)位于标定腔室(111)大端的一侧与油腔压盖(12)固连，油腔压盖(12)中部设置有与标定腔室(111)内外贯通且位于标定腔室(111)轴线上的第三螺纹孔(121)，补油螺钉(13)位于第三螺纹孔(121)内；所述油腔腔体(11)和油腔压盖(12)之间用于固定待标定薄膜传感器(14)，待标定薄膜传感器(14)的敏感面放置于标定腔室(111)的中心区域，且标准传感器(3)和待标定薄膜传感器(14)的敏感面距离油缸(5)中心距离一致；所述数据采集设备(15)用于采集记录标准传感器(3)和待标定薄膜传感器(14)的信号；所述两个支撑架(2)的距离小于油缸(5)的高度。2.根据权利要求1所述的一种薄膜式压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述油缸组件还包括两个第一O形密封圈；所述活塞杆(7)头部活塞上设置有两道第一环槽(71)，所述两个第一O形密封圈分别套装在两道第一环槽(71)内；所述标定油腔组件还包括第二O形密封圈；所述油腔压盖(12)内侧与油腔腔体(11)连接位置设置有第二环槽(122)，所述第二O形密封圈位于第二环槽(122)内。3.根据权利要求1或2所述的一种薄膜式压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述油缸组件还包括限位块(9)、锤帽(8)和至少一个堵头螺钉(6)；所述限位块(9)套设在活塞杆(7)上且位于油缸(5)开口处；所述锤帽(8)设置在活塞杆(7)的尾部；所述至少一个堵头螺钉(6)沿径向设置在油缸(5)的侧壁上，且至少一个堵头螺钉(6)与标准传感器导杆(4)和油腔导杆(10)位于筒状内腔底部的同一圆周上。4.根据权利要求3所述的一种薄膜式压力传感器动态标定装置，其特征在于：
所述支撑架(2)中部沿竖直方向从上至下设置有阶梯式的第一台阶(21)和第二台阶(22)，且第一台阶(21)和第二台阶(22)沿支撑架(2)内、外侧贯通；所述第一台阶(21)的宽度大于油缸(5)的对应外型尺寸，第二台阶(22)的宽度大于油腔导杆(10)的外径尺寸且小于油缸(5)的对应外型尺寸。5.根据权利要求4所述的一种薄膜式压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述基座(1)底部设置有与支撑架(2)对应的沉头螺纹孔(19)，通过螺钉拧入沉头螺纹孔(19)将基座(1)与支撑架(2)固定连接；所述限位块(9)为螺栓，螺栓的中心设置通孔；所述油缸(5)开口端内侧设置有与螺栓配合的螺纹段，螺栓通过螺纹段拧入到油缸(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯凯，卢强，丁洋，刘赟哲，李翱，陶思昊，唐仕英，白武东，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：