基于伺服驱动的离心式动态力校准装置

为提高准静态环境使用的力传感器校准精度,研制了基于伺服驱动的离心式动态力校准装置。该装置利用直驱伺服电机驱动和控制质量块做离心运动,通过去轴承设计的动力传动机构输出量值可控的动态力;建立了动力学模型并得到了实验验证;进行了测量重复性和动态响应性能实验研究。实验结果表明,校准装置在中高转速下测量重复性优于1%,能在0.242s内加速到额定转速500r/min,且输出力值可达到3.8kN。     

动态力校准技术评述

动态力校准技术应用日益广泛,其测量结果的精度要求越来越高,因此对动态力校准技术的研究具有十分重要的意义。本文简单介绍了实际工程中动态力校准技术的应用与需求,指出了动态力校准技术研究的重要性,总结了目前动态力校准的主要体系,并对各种动态力校准方法的原理、主要特点以及校准装置进行了分类介绍。     

基于参数辨识的力传感器动态校准方法

力传感器动态校准通常采用静态指标分析方法,很难评价其结构参数对模型时变特性的影响,为此提出一种力传感器动态校准方法。针对被校准力传感器的结构特征建立参数化数学模型,分析动态激励与结构响应之间的频域传递关系;利用最小二乘法对传递函数的频谱特性进行解析,实现模型参数的辨识;采用频率分析法建立传递函数的频域几何关系式,实现动态校准模型的稳定性评价。采用落锤式冲击力校准装置验证所提方法,结果表明该方法能以较小的标准差辨识被校准力传感器的结构参数,也能依据相位裕量和幅值裕量判断动态校准模型的稳定性。     

正弦力校准装置研制

针对现有正弦力校准装置量程无法完全满足动态力校准需求的现状,为了扩展正弦力校准范围,降低动态力的测量不确定度,研制了（2.5～250）kN正弦力校准装置,旨在解决我国动态力溯源体系不完善的问题,并为建立高精度正弦力标准奠定基础。     

正弦力校准装置的研制

针对现有正弦力校准装置量程无法完全满足动态力校准需求的现状,为了扩展正弦力校准范围,降低动态力的测量不确定度,研制了2.5～250 kN正弦力校准装置,旨在解决我国动态力溯源体系不完善的问题,并为建立高精度正弦力标准奠定基础.     

基于LabVIEW的冲击法动态力传感器校准装置

动态力传感器是对力值进行动态测量的传感器,在工业生产中具有重要作用,其精度直接关乎生产制造,所以对其进行校准显得尤为重要。对冲击法动态力传感器的校准原理进行研究,对现有的标准冲击加速度装置基础上进行改造,用于动态力传感器校准。提出了基于LabVIEW的冲击法动态力传感器校准装置的软硬件设计方案,研制了一套高度集成化、自动化的校准装置。本装置检测结果与实验室参考动态灵敏度最大偏差仅为0.81%,满足设计要求。     

动态力校准中力传感器端部等效质量测量方法研究

力传感器端部等效质量是动态力校准中的重要部分,其测量误差会对动态力校准产生较大影响。本文通过了解力传感器结构,确定力传感器端部等效质量的构成,并简单介绍了四种测量端部等效质量的方法。最后,利用两次配重消去法进行实验,将不同配合不同工况下得到的结果进行对比分析,说明该方法可以较好的解决测量端部等效质量问题。     

脉冲力校准装置锤体质量块设计及数据验证

脉冲力发生装置的锤体质量块是脉冲力发生装置的重要组成部分,锤体质量块的结构固有频率是保证动态力校准精度的重要条件,通过对锤体质量块的设计及改进进行了描述和验证,最后通过数据验证说明设计是合理的,满足对动态力传感器的校准需求。     

压电式动态力传感器校准方法的研究

针对智能制造行业里压电式传感器的动态性能校准问题,介绍了针对传感器动态力参数的相关方法和脉冲力法校准装置,在装置上完成了试验验证和分析。介绍了两种常规的动态力校准方法,针对不同的校准方法建立了运动方程,做出了差异性分析。然后介绍了一种基于绝对法测量的压电式传感器脉冲力法校准装置,装置的结构包括基于刚体碰撞的脉冲力发生装置和基于外差式迈克尔逊干涉仪的测量系统,说明了工作原理和解算方法。最后利用建立的校准装置对典型压电式传感器进行动态力校准,进行结果分析和可靠性验证。     

脉冲力校准装置提升及扶正机构设计及数据验证

脉冲力发生装置的提升和扶正机构是脉冲力发生装置的重要组成部分,提升和扶正机构对动态力校准的准确性和重复性起到至关重要的作用。对提升装置的选型和扶正机构的改进进行了描述和验证,实验数据证明了设计的合理性,满足对动态力传感器的校准需求。     

动态力计量建模与分析方法综述

针对动态力计量中大规模复杂数据分析与处理难度大的问题,本文从原理性和实用性角度,系统地对动态力的标准激励源、校准仪表建模方法、动态时频域评价和测量不确定度评定等进行了综述讨论。梳理了数据建模和评价在动态力校准、量值溯源与传递等关键计量链路中的作用。为动态力计量数据评价机制的建立提供了一定的理论基础。     

测力刀柄系统标定技术研究

测力刀柄系统可实时监测切削过程的轴向力和扭矩的变化,为测试自主设计的测力刀柄系统的使用性能,设计并研制了一套标定辅助工装,搭建了标定实验平台,完成了静、动态标定实验。采用逐级加、卸载法,确定了测力刀柄系统的线性度、重复性和滞后性等静态特性指标;通过脉冲激励法获得了测力刀柄系统的固有频率、阻尼比和最大工作频率等动态特性指标。最后,针对测力刀柄系统进行了钻、铣削对比切削实验,结果表明,该系统与Kistler测力仪相比,在轴向和扭矩方向上的测量偏差均小于2%,能够准确反映动态切削过程中轴向力和扭矩的变化。     

气体腰轮流量计测量结果的不确定度分析

气体腰轮流量计属于气体容积式流量计的一种,根据其示值误差计算方法可分为A类气体腰轮流量计和B类气体腰轮流量计,使用仪表K系数计算示值误差的为A类,使用累积流量计算示值误差的为B类。针对这两类气体腰轮流量计的测量结果分别有不同的不确定度分析方法。     

Force identification of dynamic systems using genetic programming

One obvious limitation of the traditional force identification techniques is that they are unable to obtain the explicit expression of the force. Moreover, some techniques need both the displacement and velocity data of all freedoms, and some need the Markov parameters from numerical calculation or experimental test before the force identification can be carried out. This paper presents a genetic programming (GP) based method for excitation force identification of dynamic systems to overcome these traditional methods' disadvantages. GP is employed as a search and optimization method to obtain the optimal, if not the best, force expression from the known dynamic response. One obvious merit of the proposed method is that it can obtain the explicit expression of the unknown force. Another advantage is that it only needs the dynamic response data at one point, i.e. displacement or velocity or acceleration of one freedom. Illustrative examples demonstrate that the GP based method is able to identify the excitation force of a single‐degree, a three‐degree dynamic systems and a frame structure, depicting its potential for force forecast problems. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

激光干涉法进行正弦力校准研究

采用绝对法进行正弦力校准,动态力由安装在振动台上的质量块产生,力值根据力的定义直接溯源到质量、加速度和时间。为了减少测量不确定度,质量块上的加速度分布必须进行准确测量。文中介绍了采用激光干涉法进行动态力校准的原理和信号处理方法,同时介绍了与德国PTB加速度实验室进行加速度测量的比对情况。结果表明,采用所介绍的正弦力校准方法可以提高校准的准确度。