一种激光绝对法动态力校准装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种激光绝对法动态力校准装置，属于计量检测、动态力检测校准、动态力测试领域。所述装置包括砧座、机架底座、提升机构、左右调节机构、标准落锤(5)、激光测振系统和位移测量机构。本发明专利技术将落锤式动态力源与激光测量技术相结合，通过机械系统设计，实现落锤提升、释放、防护自动化执行功能，通过激光绝对法对落锤冲击过程进行测量，结合标准锤头质量计算出冲击过程的动态力，实现了激光绝对法高准确度动态力校准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计量检测、动态力检测校准、动态力测试领域，具体涉及一种激光绝对法动态力校准装置。
技术介绍
目前国内外对于动态力测量方面，主要有正弦激励、阶跃激励和脉冲激励等，现有的脉冲激励动态力标准装置是通过标准加速度计测量冲击过程加速度，再结合标准落锤质量从而计算出装置施加的标准动态力。而标准加速度计目前只能通过中频振基准进行标定溯源，但是标准加速度计的标定状态与实际使用状态完全不同，所以标定出来的电荷灵敏度系数并不科学，进而测量到的动态力值也具有较大的不确定度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种激光绝对法动态力校准装置，通过激光测振仪直接测量标准落锤冲击过程的加速度值，减少标准加速度计的中间环节，从而提高装置的测量精度，并且提高装置的自动化水平。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种激光绝对法动态力校准装置，包括砧座6、机架底座、提升机构、左右调节机构、标准落锤5、激光测振系统1和位移测量机构；所述砧座6的下端固定安装在地上，在砧座上端开有落锤孔；所述机架底座为框架结构，其罩在砧座6的外面，并与砧座6无接触；机架底座的下端固定安装在地上，其上端面作为操作平台面；在所述机架底座上装有立柱，立柱的顶端通过顶板固定；所述激光测振系统1包括激光头和激光控制器，其中激光头安装在顶板上方，控制器放置于控制柜中；所述提升机构和左右调节机构安装在所述机架底座上；所述提升机构包括两根升降丝杠和落锤提升板；所述升降丝杠立式安装在立柱的内侧，其下端安装在机架底座上，上端安装在顶板上；两根升降丝杠平行设置并同步旋转；落锤提升板水平放置，其两端通过螺母座与升降丝杠上的螺母连接；在所述落锤提升板的中部安装有电磁铁4，用于吸合及释放标准落锤5 ；在落锤提升板的中间位置开有激光通过中心孔，在激光通过中心孔的左右两侧开有对称的导轨孔；所述左右调节机构包括两根导轨3、顶部左右调节机构和底部左右调节机构，所述顶部左右调节机构安装在顶板上，所述底部左右调节机构安装在机架底座的下方；所述两根导轨3平行设置，两者的下端均与底部左右调节机构相连，上端均穿过落锤提升板上的导轨孔后与顶部左右调节机构相连；顶部左右调节机构和底部左右调节机构同时驱动两根导轨3，使两者平移靠拢或分开；所述导轨3与升降丝杠平行，其轴线均在同一个平面内；所述位移测量机构包括拉线式位移传感器，所述拉线式传感器的本体安装在顶板上，拉线的自由端固定在落锤升降板上。所述升降丝杠采用大导程滚珠丝杠；采用伺服电机2和减速机驱动其中一根升降丝杠运行，采用同步带驱动另一根升降丝杠，保持两根升降丝杠的旋转同步性。所述顶部左右调节机构与底部左右调节机构均包括一根正反向丝杠、两块安装板；两组滚珠滑套、前导向柱、后导向柱和伺服电机；两组滚珠滑套分别为左滚珠滑套和右滚珠滑套；所述正反向丝杠的左右段上分别设计有正向螺纹和反向螺纹；即丝杠任意向旋转，配合丝杠的正反向螺母可以控制两根导轨3的夹紧或者放松。即可以由一个驱动装置， 控制两根导轨3的相对运动。两组滚珠滑套的轴的两端和正反向丝杠的丝杠体的两端均固定；所述前导向柱和后导向柱分别平行设置在正反向丝杠的两侧；所述安装板与正反向丝杠垂直设置，其两端分别与前导向柱和后导向柱配合；左右两组滚珠滑套的轴承分别和正反向丝杠上的正向螺母与反向螺母配合，并一起安装在安装板上；这样的布置可实现整套运动机构相对机体中心(即落锤中心)的开合运动。每根导轨3的两端分别安装在顶部的安装板上和底部的安装板上；顶部左右调节机构与底部左右调节机构同步运动；伺服电机驱动正反向丝杠旋转，正反向丝杠通过相配的T形螺母将力传递给滚珠滑套，带动两组滚珠滑套实现相向运动或向背运动，再通过安装板驱动导轨3平移靠拢或分开，实现左右开合。在落锤升降板上装有防跌落机构，所述防跌落机构采用由伺服电机控制的旋转手臂，其在90度范围内旋转，当需要保护标准落锤5的时候，旋转手臂转到落锤下方；所述旋转手臂采用可上下伸缩的结构，包括套装在一起的至少两段手臂杆，在旋转手臂的下端安装有一个带凹坑的托盘，用于接住标准落锤5。所述砧座6为长方体的刚性基座，具有较大质量，对落锤冲击可视为刚体。所述机架底座采用钢板焊接而成；。所述标准落锤5为圆柱体结构，在圆柱面上开有两个对称的平行平面，两个平面是用来安装导向器的；所述标准落锤的作用力表面采用大曲率半径的弧形，目的是保证落锤冲击为点接触； 所述标准落锤采用40Cr钢；所述导向器采用比重小、抗拉强度高的尼龙树脂材料。在激光通过中心孔的上下两侧开有对称的半圆形凹口 ；所述导轨孔为长圆孔；激光通过所述激光通过中心孔、导轨孔和半圆形凹口射到标准落锤上。所述电磁铁4采用中间有孔的环形电磁铁；电磁铁的中心孔与激光通过中心孔同轴ο在砧座6上的所述落锤孔内安装有垫块，垫块的尺寸根据标准落锤的尺寸来选择；测量时被测传感器置于垫块上，在被测传感器上端加盖毛毡垫层，标准落锤5落在毛毡垫层上，对被测传感器施加冲击力。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术通过机械系统设计，实现落锤提升、释放、防护自动化执行功能，测量系统将原有的通过加速度计测量瞬态冲击加速度的方式改为由激光干涉仪直接测量冲击加速度，进而计算出动态力，本专利技术采用激光干涉法通过激光干涉仪直接测量落锤冲击瞬间加速度，其具有以下优点(1)激光干涉法测量加速度准确度高，避免了由于加速度计校准测量带来的测量误差；(2)通过激光干涉仪进行非接触测量避免了由加速度计的安装带来的附加质量造成质量块上加速度分布的复杂化；(3)通过激光干涉仪可以对落锤质量块上的任意点上的加速度进行测量，从而通过计算得到对落锤加速度的真实表述。本专利技术为动态力传感器的校准提供了科学可靠的校准手段，与原有标准加速度计测量系统相比，通过激光绝对法测量动态力减小了测量的不确定度；同时为进一步研究动态力传感器、动态力校准系统性能、制定、修定相关标准及校准规范提供理论与实践依据。附图说明图1是本专利技术激光绝对法动态力校准装置的结构示意图。图2是本专利技术激光绝对法动态力校准装置中的砧座的结构示意图。、图3是本专利技术激光绝对法动态力校准装置中的机架底座的结构示意图。图4是本专利技术激光绝对法动态力校准装置中的落锤升降板的结构示意图。图5-1是本专利技术激光绝对法动态力校准装置中的小尺寸标准落锤的结构示意图。图5-2是本专利技术激光绝对法动态力校准装置中的大尺寸标准落锤的结构示意图。图6是本专利技术激光绝对法动态力校准装置中的防跌落机构的结构示意图。图7是本专利技术激光绝对法动态力校准装置中的左右调节机构的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述 1，激光测振系统(如图1中的1所示)本专利技术实施例中使用的激光测振系统为0FV-505激光头与0FV-5000激光控制器组合的激光测振系统，软硬件采用Ni公司PXI-5122数字化仪，配合Labview软件开发系统实现。通过0FV-505激光头发射He-Ni激光，波长为633nm，通过0FV-5000控制器进行激光信号采集与处理，配备VD09数字式速度解码器，并配原始多普勒信号输出接口，可进一步开发应用。如图1所示，激光头安装在装置顶端，激光头可以在x、y两维方向上调节。2，砧座(如图2所示)作为承受冲击载荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种激光绝对法动态力校准装置，其特征在于：所述装置包括砧座、机架底座、提升机构、左右调节机构、标准落锤（５）、激光测振系统（１）和位移测量机构；所述砧座（６）的下端固定安装在地上，在砧座上端开有落锤孔；所述机架底座为框架结构，其罩在砧座（６）的外面，并与砧座（６）无接触；机架底座的下端固定安装在地上，其上端面作为操作平台面；在所述机架底座上装有立柱，立柱的顶端通过顶板固定；所述激光测振系统（１）包括激光头和激光控制器，其中激光头安装在顶板上方，控制器放置于控制柜中；所述提升机构和左右调节机构安装在所述机架底座上；所述提升机构包括两根升降丝杠和落锤提升板；所述升降丝杠立式安装在立柱的内侧，其下端安装在机架底座上，上端安装在顶板上；两根升降丝杠平行设置并同步旋转；落锤提升板水平放置，其两端通过螺母座与升降丝杠上的螺母连接；在所述落锤提升板的中部安装有电磁铁（４），用于吸合及释放标准落锤（５）；在落锤提升板的中间位置开有激光通过中心孔，在激光通过中心孔的左右两侧开有对称的导轨孔；所述左右调节机构包括两根导轨（３）、顶部左右调节机构和底部左右调节机构，所述顶部左右调节机构安装在顶板上，所述底部左右调节机构安装在机架底座的下方；所述两根导轨（３）平行设置，两者的下端均与底部左右调节机构相连，上端均穿过落锤提升板上的导轨孔后与顶部左右调节机构相连；顶部左右调节机构和底部左右调节机构同时驱动两根导轨（３），使两者平移靠拢或分开；所述导轨（３）与升降丝杠平行，其轴线均在同一个平面内；所述位移测量机构包括拉线式位移传感器，所述拉线式传感器的本体安装在顶板上，拉线的自由端固定在落锤升降板上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟峰，张跃，李涛，孙桥，张智敏，过立雄，张伟，倪晋权，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：11