【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压电压力传感器动态标定领域，涉及一种频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置及方法。
技术介绍
1、压电压力传感器在软体机器人及健康检测领域具有广泛的应用前景，但压电压力传感器输出特性受激励负载频率及幅值影响显著。为了准确标定压力幅值及频率对压电传感器输出动态特征的影响，先前有文献提出的重锤拍击式及滑轨式压力标定装置，前者是采用重锤的重复拍击实现不同频率及幅值的压力加载，但这种标定装置仅仅依靠重锤的质量来控制拍击力的幅值，测试时总要不断更换不同质量的重锤，且受限于测试装置的空间限制，可调的重锤质量范围有限，且当重量较大时难以实现频率的精确控制；滑轨式测量装置通过调节被测样件与探头之间的压紧程度来控制压力幅值，但滚珠丝杠本身的位移分辨率有限，因此压力幅值变化大，无法实现精确压力大小的控制，同时电机的小角度往复转向容易引入较大噪音。总之，上述类型测量装置均是利用作动部分来实现压力幅值及频率的控制，测试台固定无法调节，导致动态压力波动大且不易控制，会给传感器标定参数带来较大误差。因此迫切需要一种可用于压力频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置。
2、针对上述的压电压力传感器标定的特殊要求，本设计提出一种压力频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置。本设计通过升降台支撑架沿z轴方向粗调协同微米级升降台精调的方式实现压力大小的精确调节；通过曲柄滑块机构的往复直线运动特征，无需变换电机的旋转方向便能够完成动态加载频率得控制。相比于传统的压力测试台固定并将压力幅值与频率控制部分都设计在作动部分的标定方法，本设
技术实现思路
1、要解决的技术问题
2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置及方法，实现压力幅值与频率的精确调节，解决现存的动态标定装置压力幅值及频率控制精度不高，导致压电压力传感器标定参数误差较大的问题。
3、技术方案
4、一种频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于包括一个框架结构的主支撑架1、步进电机支撑架3、导轨支撑架4、标准测力计5、微米级升降台6、升降台支撑架7、导轨环8、曲柄滑块机构9、联轴器10、步进电机11和探头15；主支撑架1底部设有升降台支撑架7，中部设有导轨支撑架4，上部设有步进电机支撑架3；微米级升降台6位于升降台支撑架7上，微米级升降台6上设有标准测力计5；导轨支撑架4上设有导轨环8，步进电机支撑架3上安装有步进电机11，联轴器10与步进电机11轴连接，曲柄滑块机构9的一端连接联轴器10，另一端穿过导轨环8后连接探头15；当步进电机11启动时，与联轴器10连接的曲柄滑块机构9将圆周运动转换为上下的直线运动，带动探头15实现在z轴方向的上下运动。
5、所述曲柄滑块机构9包括曲柄12、连杆13和滑块14；所述曲柄12一端连接联轴器10，另一端通过铰链机构连接连杆13，连杆13通过铰链机构连接滑块14，滑块14与探头15固定连接。
6、所述升降台支撑架7上的微米级升降台6的中心与导轨支撑架4上的导轨环8在位于同一个垂直平面。
7、所述导轨支撑架4与步进电机支撑架3平行设置于主支撑架1，在z轴方向为不同平面，两个平面之间的距离使得滑块14与微米级升降台6的中心，以及探头15为同一个垂直平面。
8、所述主支撑架1的拐角连接部位设有固定块2。
9、所述探头15与滑块14通过过盈配合相互连接。
10、所述主支撑架1位于联轴器10连接曲柄滑块机构9和探头15的侧面仅设有底部的框架结构，与相对一侧的底部框架结构固定升降台支撑架7。
11、一种采用所述装置进行压电压力传感器标定的方法，其特征在于：被测压电压力传感器16贴附于标准测力计5上，步进电机11驱动曲柄滑块机构9上的探头15往复运动，调节步进电机11的转速控制探头15不同加载频率；粗调升降台支撑架7协同精调微米级升降台6的高度控制探头15加载到压电压力传感器16的压力幅值；采集标准测力计5与被测传感器16的输出信号从而实现不同压力频率及幅值下的标定。
12、所述测试时微米级升降台6沿z轴方向具有微米级的位移精度。
13、有益效果
14、本专利技术提出的一种频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置及方法，属于压电压力传感器动态标定
该装置通过升降台支撑架沿z轴方向的粗调协同微米级升降台的精调实现探头与被测压电传感器之间压紧程度调节，从而达到加载压力幅值的精确调节目标；步进电机驱动曲柄滑块机构上的探头向待测压电压力传感器样件施加压力，由于步进电机转速的可调性，并结合曲柄滑块机构沿z轴方向的往复运动特征，无需变换步进电机的旋转方向，便可实现对被测传感器样件的反复施压并具有频率可调性。本专利技术所公布的标定装置适用于对正压力频率及幅值具有严格要求的压电压力传感器动态标定测试领域。
15、本专利技术的优点在于：
16、1.本设计的频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置通过升降台支撑架的粗调并协同微米级升降台的精调，可实现对被测压电压力传感器加载幅值的精确调节。
17、2.本设计的频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置通过曲柄滑块机构的往复直线运动特征并结合步进电机转速易于精确控制的特点，可实现对被测压电压力传感器加载频率的精确控制。
18、3.针对压电压力传感器标定的特殊需求，巧妙设计了一种频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置。相比于传统的压力测试台固定并将压力幅值与频率控制部分都设计在作动部分的标定方法，本设计测试台具有可精确调节的特点，并且加载频率不受压力幅值的影响。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于包括一个框架结构的主支撑架(1)、步进电机支撑架(3)、导轨支撑架(4)、标准测力计(5)、微米级升降台(6)、升降台支撑架(7)、导轨环(8)、曲柄滑块机构(9)、联轴器(10)、步进电机(11)和探头(15)；主支撑架(1)底部设有升降台支撑架(7)，中部设有导轨支撑架(4)，上部设有步进电机支撑架(3)；微米级升降台(6)位于升降台支撑架(7)上，微米级升降台(6)上设有标准测力计(5)；导轨支撑架(4)上设有导轨环(8)，步进电机支撑架(3)上安装有步进电机(11)，联轴器(10)与步进电机(11)轴连接，曲柄滑块机构(9)的一端连接联轴器(10)，另一端穿过导轨环(8)后连接探头(15)；当步进电机(11)启动时，与联轴器(10)连接的曲柄滑块机构(9)将圆周运动转换为上下的直线运动，带动探头(15)实现在Z轴方向的上下运动。
2.根据权利要求1所述频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述曲柄滑块机构(9)包括曲柄(12)、连杆(13)和滑块(14)；所述曲柄(12)一端连接联
3.根据权利要求1所述用于压电压力传感器标定的压力幅值及频率可调的装置，其特征在于：所述升降台支撑架(7)上的微米级升降台(6)的中心与导轨支撑架(4)上的导轨环(8)在位于同一个垂直平面。
4.根据权利要求1所述频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述导轨支撑架(4)与步进电机支撑架(3)平行设置于主支撑架(1)，在Z轴方向为不同平面，两个平面之间的距离使得滑块(14)与微米级升降台(6)的中心，以及探头(15)为同一个垂直平面。
5.根据权利要求1所述频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述主支撑架(1)的拐角连接部位设有固定块(2)。
6.根据权利要求2所述频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述探头(15)与滑块(14)通过过盈配合相互连接。
7.根据权利要求1所述频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述主支撑架(1)位于联轴器(10)连接曲柄滑块机构(9)和探头(15)的侧面仅设有底部的框架结构，与相对一侧的底部框架结构固定升降台支撑架(7)。
8.一种采用权利要求1～7所述装置进行压电压力传感器标定的方法，其特征在于：被测压电压力传感器(16)贴附于标准测力计(5)上，步进电机(11)驱动曲柄滑块机构(9)上的探头(15)往复运动，调节步进电机(11)的转速控制探头(15)不同加载频率；粗调升降台支撑架(7)协同精调微米级升降台(6)的高度控制探头(15)加载到压电压力传感器(16)的压力幅值；采集标准测力计(5)与被测传感器(16)的输出信号从而实现不同压力频率及幅值下的标定。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述测试时微米级升降台(6)沿Z轴方向具有微米级的位移精度。
...【技术特征摘要】
1.一种频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于包括一个框架结构的主支撑架(1)、步进电机支撑架(3)、导轨支撑架(4)、标准测力计(5)、微米级升降台(6)、升降台支撑架(7)、导轨环(8)、曲柄滑块机构(9)、联轴器(10)、步进电机(11)和探头(15)；主支撑架(1)底部设有升降台支撑架(7)，中部设有导轨支撑架(4)，上部设有步进电机支撑架(3)；微米级升降台(6)位于升降台支撑架(7)上，微米级升降台(6)上设有标准测力计(5)；导轨支撑架(4)上设有导轨环(8)，步进电机支撑架(3)上安装有步进电机(11)，联轴器(10)与步进电机(11)轴连接，曲柄滑块机构(9)的一端连接联轴器(10)，另一端穿过导轨环(8)后连接探头(15)；当步进电机(11)启动时，与联轴器(10)连接的曲柄滑块机构(9)将圆周运动转换为上下的直线运动，带动探头(15)实现在z轴方向的上下运动。
2.根据权利要求1所述频率及幅值可调的压电压力传感器动态标定装置，其特征在于：所述曲柄滑块机构(9)包括曲柄(12)、连杆(13)和滑块(14)；所述曲柄(12)一端连接联轴器(10)，另一端通过铰链机构连接连杆(13)，连杆(13)通过铰链机构连接滑块(14)，滑块(14)与探头(15)固定连接。
3.根据权利要求1所述用于压电压力传感器标定的压力幅值及频率可调的装置，其特征在于：所述升降台支撑架(7)上的微米级升降台(6)的中心与导轨支撑架(4)上的导轨环(8)在位于同一个垂直平面。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓进军，辛菲菲，寇镇显，韩纪龙，袁遥，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。