一种用于力传感器数据采集系统频率响应装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于力传感器数据采集系统频率响应装置及测量方法，包括力传感器和与力传感器输出端电连接的数据采集系统，所述数据采集系统通过传输电路还分别连接有用于输出交流标准电压信号的标准源、用于记录数据采集系统频率和电压信号的频率表以及数字多用表，力传感器包括力敏弹性体和套设在所述力敏弹性体上的信号输出部，力敏弹性体的周围上贴装有多个用于检测力敏弹性体应变的应变片，多个应变片通过信号输出部上的信号线与数据采集系统电连接，力敏弹性体的顶部固定有加荷平台；利用该频响测试系统可以更为准确的获得力传感器数据采集系统的频率响应，消除了由于频响分析仪的内部电压源、最大允许误差的影响因素。因素。因素。

【技术实现步骤摘要】
一种用于力传感器数据采集系统频率响应装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及力传感器测量装置
，特别是一种用于力传感器数据采集系统频率响应的装置及测量方法。

技术介绍

[0002]力传感器的数据采集系统，连接于力传感器的输出端，用于采集并显示力传感器的输出电压、频率等信号，并对信号的幅度、相位等特性进行评估。数据采集系统既可用于静态力输出信号的测量，可也以用于评估动态力。在力传感器输出信号的测量过程中，一项非常重要的指标就是要评估在工作频率范围内频响变化量，以确定力传感器的动静态特性是否符合要求。根据JJG 556
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2011《轴向加力疲劳试验机检定规程》的要求，在力传感器的测量过程中，要求在工作频率范围内，频率响应的变化不超过
±
0.1dB。如果力传感器输出信号的频率响应达不到技术要求，会导致测量误差较大，无法准确评估不同频率下动态及静态力的输出特性。
[0003]现行轴向加力疲劳试验机检定规程中仅有对频率响应允许变化量的简单描述，而并未叙述如何测得其频率响应并对其进行评估，按JJG 623
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2005《电阻应变仪检定规程》中对于动态电阻应变仪中频率响应的测量方法中规定，频率响应可通过频响测量仪测得。用频响测量仪测量频率响应的方法，是把数据采集系统的输出信号和频响仪相连接，设置某一频率为参考频率点(如20Hz)，不断改变输出信号的频率，测量各个频率点对于参考频率的变化量。测量原理是把从数据采集系统输出的信号经频响仪内部的信号源、调制器、dB变换器，把运算完成的dB值在频响仪上显示出来。
[0004]利用上述方法，虽然在理论上能够测出数据采集系统的频率响应，但在实际测量过程中存在多方面的影响：
[0005]1)频响测量仪是以1V为输出电压标准，测量的是1V左右的信号，通过改变输出电压的频率来测量输出电压的变化。而力传感器输出到数据采集系统的信号为mV级信号(通常为0.1mV～20mV)。如果用频响测试仪来测量，测量的信号与其内部配置的标准信号并不匹配，会导致测量准确度偏低或测量不确定度偏大；
[0006]2)频响测量仪的分辨力为0.1dB，且在10Hz～100kHz范围内的误差为
±
0.1dB。而规程要求被测量的允差为
±
0.1dB，即标准器和被检设备为同一级别，用频响测量仪无法对力传感器数据采集系统的频响值实现测量。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于力传感器数据采集系统频率响应的装置及测量方法，以解决上述
技术介绍
中所提出的技术问题。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0009]一种用于力传感器数据采集系统频率响应装置，包括力传感器和与力传感器输出端电连接的数据采集系统，所述数据采集系统通过传输电路还分别连接有用于输出交流标
准电压信号的标准源、用于记录数据采集系统频率的频率表以及用于记录数据采集系统交流电压的数字多用表；
[0010]所述力传感器包括力敏弹性体和套设在所述力敏弹性体上的信号输出部，力敏弹性体的周围上贴装有多个用于检测力敏弹性体应变的应变片，所述多个应变片通过信号输出部上的信号线与数据采集系统电连接，力敏弹性体的顶部固定有加荷平台。
[0011]上述
技术实现思路
中，进一步的，所述力敏弹性体的底部设有用于固定力传感器的固定平台，所述固定平台上设有多个螺纹安装孔，通过螺纹安装孔和固定螺栓将力传感器固定在工作设备上。
[0012]上述
技术实现思路
中，进一步的，所述力敏弹性体外设有保护壳，所述保护壳包括分别固定在加荷平台下表面的壳体一和固定在固定平台上表面的壳体二，所述壳体一与壳体二之间滑动连接。
[0013]上述
技术实现思路
中，进一步的，所述壳体一的内侧固定有滑杆，所述壳体二上开设有滑槽，所述滑杆在滑槽沿滑槽的长度方向滑动。
[0014]上述
技术实现思路
中，进一步的，所述壳体二上还设有供信号线通过的通孔。
[0015]上述
技术实现思路
中，进一步的，包括以下步骤：
[0016]S1、将力传感器的输出端与数据采集系统连接，数据采集系统采集并显示力传感器的输出电压、频率信号；
[0017]S2、将标准源、频率表与数字多用表电连接，用标准源输出一个幅值为20mV,频率为60Hz的交流标准电压信号，记录此时数字多用表测得的电压的显示值U0；
[0018]S3、不改变信号幅值，调整信号频率为f1，记录此时数字多用表交流电压的显示值U；
[0019]S4、计算当频率为f1时，输出信号的频率响应，计算公式如下：
[0020][0021]其中，A—输出信号的频率响应(dB)；
[0022]U—其它频率下的电压实际值(V)；
[0023]U0—基准频率下的电压实际值(V)。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]通过改变不同输入电压及输入频率的对比验证，组建的频率响应测试系统所得的结果具有良好的一致性，利用该频响测试系统可以更为准确的获得力传感器数据采集系统的频率响应，消除了由于频响分析仪的内部电压源、最大允许误差的影响因素，提高了力传感器数据采集系统频率响应的测量不确定度，其测量不确定度可以优于0.2％(k＝2)。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0027]图2为本专利技术力传感器的结构示意图。
[0028]图中，1
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力传感器，2
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数据采集系统，3
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标准源，4
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频率表，5
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数字多用表，6
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力敏弹性体，7
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应变片，8
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信号输出部，9
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固定平台，10
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加荷平台，11
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保护壳，111
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壳体一，112
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壳体二。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]实施例：
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具备特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0032]请参阅附图1
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附图2所示，一种用于力传感器数据采集系统2频率响应装置，包括力传感器1和与力传感器1输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于力传感器数据采集系统频率响应装置，其特征在于，包括力传感器和与力传感器输出端电连接的数据采集系统，所述数据采集系统通过传输电路还分别连接有用于输出交流标准电压信号的标准源、用于记录数据采集系统频率的频率表以及用于记录数据采集系统交流电压的数字多用表；所述力传感器包括力敏弹性体和套设在所述力敏弹性体上的信号输出部，力敏弹性体的周围上贴装有多个用于检测力敏弹性体应变的应变片，所述多个应变片通过信号输出部上的信号线与数据采集系统电连接，力敏弹性体的顶部固定有加荷平台。2.根据权利要求1所述的用于力传感器数据采集系统频率响应装置，其特征在于，所述力敏弹性体的底部设有用于固定力传感器的固定平台，所述固定平台上设有多个螺纹安装孔，通过螺纹安装孔和固定螺栓将力传感器固定在工作设备上。3.根据权利要求2所述的用于力传感器数据采集系统频率响应装置，其特征在于，所述力敏弹性体外设有保护壳，所述保护壳包括分别固定在加荷平台下表面的壳体一和固定在固定平台上表面的壳体二，所述壳体一与壳体二之间滑动连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛燕，李绍华，孔令柯，张鹏翼，曹贺春，王文英，王新爽，尹承楠，
申请(专利权)人：黑龙江华安精益计量技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：