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。     

动态力校准中需要规范的若干问题

测力仪器在动态力测量与静态校准中的表现有较大差异,因此动态力校准对广泛使用的动态载荷测量有重要意义。本文首先对两种典型的动态力校准方法及相应装置的能力状态进行简单介绍;然后结合实际校准与测量工作提出动态力校准中存在的一些问题,并指出动态力校准装置的力传递形式及相关设计参数对校准结果有较大影响;最后对提出的问题进行梳理分类,并探讨解决问题的基本思路与原则,为建立动态力校准装置给出需要考虑的设计参数,也为编制动态力校准的规范提供必要的依据。     

正弦力校准和计量溯源研究

介绍动态力之一的稳态激振力（正弦力）校准研究现状与量值溯源发展。为了提高正弦力测量准确度,研究质量块加速度分布非常重要,并认为以质量为中间量,用激光干涉法测量加速度是正弦力计量校准发展方向,而用加速度计法进行正弦力计量校准因投资少易于推广应用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高g值加速计和压电式力传感器的动态校准

本提出一种高g值加速度计的动态校准方法和装置,其最大加速度峰值超过100000g。这套装置还可以对压电式力传感器进行动态校准。中给出两个加速度计加速度峰值的二十余次实验结果,以及加速度计与力传感器的冲击响应实验曲线。同时,还求出它们的动态数学模型（包括差分模型、传递函数、频率特性）和动态性能指标。此外,还讨论了本的4个创新点。     

压电力传感器的振动台校准

压电力传感器的动态灵敏度校准是不能通常的静态力校准装置完成的。受压５０００Ｎ和受拉１０００Ｎ以下的压电力传感器。可用振动校准装置完成对它的灵敏度频率响应及线性的校准。本文重点是说明实验方法，并给出实验数据。     

基于双离心机的线加速度计动态校准

介绍基于双离心机的线加速度计动态校准方法,在分析双离心机原理的基础上,对各加速度分量进行合成,建立了基于双离心机的正弦加速度数学模型.阐述了线加速度计动态校准装置的组成和校准过程,分析了校准装置所产生的正弦加速度的幅值测量不确定度和相位测量不确定度.介绍了实验数据的处理方法三参数正弦波拟合算法,并在正弦加速度幅值为200 m/s.、角频率范围为0.1～10 Hz的条件下进行了实验验证,给出了相应的实验曲线图.线加速度计动态校准装置具有产生大g值正弦加速度的优点,正弦加速度幅值可达700 m/s2.     

基于电液伺服技术的动态力校准装置的研制

在提出了基于电液伺服技术正弦力惯性加载的力传感器动态校准方法的基础上,设计了校准装置。完成了相关实验,达到了预期效果。在解决动态力传感器和动态力测量仪溯源的同时,有望为动态力计量相关领域提供一种先进、实用的力传感器动态校准装置和校准方法。     

50MPa高压液体正弦压力校准系统

本文将介绍一种新型正弦压力校准装置的信号产生机理,装置组成以及试验结果分析.该装置以双向多通道气体正弦压力发生器为驱动力源,利用变面积原理在液压腔内产生高压大振幅比正弦压力信号.最大峰值压力可达50MPa,频率范围1Hz～3KHz,失真度小于±3%,全频段振幅比大于0.5,即在3KHz时峰峰值压力也能大于10MPa,可完全满足压力传感器动态相对校准和绝对校准的技术要求.     

轴向加荷疲劳试验机动态力校准装置的性能研究与应用

介绍了一种用于轴向加荷疲劳试验机动态力校准的校准装置。该装置包括由轮辐式和实心柱式两类电阻应变式力传感器组成的标准力传感器和PXI-4220型双通道应变测量系统。分别采用正弦力标准装置、冲击力标准装置和敲击法对标准力传感器的动态特性进行试验和研究。采用标准信号源对PXI-4220数据采集系统的动态特性进行试验和研究。通过试验和研究表明,该轴向加荷疲劳试验机动态力校准装置在500Hz频率范围内可以满足常用轴向加荷疲劳试验机动态力校准的要求。此外,以本校准装置校准某型号的电磁谐振式疲劳试验机动态力为例,对其动态力校准结果、惯性力修正进行分析和讨论,并对动态力校准结果的不确定度进行评估。     

一航计测三项“十五”课题通过验收

2005年11月19日，一航计测承担的三项“十五”课题：“角振动校准装置”、“正弦压力绝对法校准装置”、“惯性器件动态校准技术研究”通过了国防科工委有关部门的验收。     

全自动伺服控制机动车方向盘转向力-转向角检测仪校准装置

机动车方向盘转向力-转向角检测仪校准装置是校准机动车方向盘转向力-转向角检测仪的专用装置.其主要将测力仪校准专用装置、扭矩仪校准专用装置、转向角校准专用装置进行"三合一"组合,通过伺服电机进行驱动,自动加载,对机动车方向盘转向力-转向角进行校准,减少传统校准过程中可能引起的误差,从而提高检定/校准结果的可靠性.     

基于冲击法的压电式力传感器灵敏度研究

为了开展冲击力校准装置下压电式力传感器动态灵敏度的校准,介绍了基于自由落体的落锤冲击力模型和基于空气轴承悬浮支撑的水平式质量块冲击碰撞的模型;通过4阶Butterworth低通滤波,研究加速度信号波形的滤波平滑,比较了不同截止频率的滤波效果;通过激光测振仪和标准加速度计测量加速度的对比试验,研究加速度绝对测量法与比较测量法对力传感器动态灵敏度校准精度的影响。试验结果表明,激光测振仪测量加速度须通过微分解调,要选择合适上限截止频率的4阶Butterworth低通滤波器进行滤波平滑处理;激光干涉绝对法复现的动态力精度为2%,加速度计比较法复现的动态力精度为4%;激光干涉绝对法校准的灵敏度波动性比加速度计比较法校准的灵敏度波动性小。     

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。     

滚筒反力式制动检测台动态校准研究

针对滚筒反力式制动检测台传统检定方法的不足进行动态校准技术研究,设计开发一套基于离心式动态力标准机的制动台校准装置,该装置由伺服电机驱动多组离心机构做圆周转动,将可溯源的向心力集中输出,以此作为参考制动力加载到制动检测台,进行工况条件下动态校准。通过制动检测台现场实验,研究校准装置和制动检测台的测量重复性与动态特性,分析相关数据和结果。研究发现:离心式动态力标准机在阶跃激励下能在200 ms内最大输出3.8 kN力,力值标准差不大于5.0 N或小于1%,动态力响应曲线有13%～19%超调量;制动检测台的测量结果重复性较差,在力值上升阶段最大标准差达到280 N,终值阶段的标准差亦达到3%,而且测量值曲线的超调量只有1%～2%,峰值时间滞后约100 ms。研究表明,制动检测台数据处理存在过度平滑的失真。     

基于微小形变测量的旋翼天平高精度测力校准系统

旋翼天平原位校准中,校准力精确加载是提高校准精度的重要因素。校准装置结构形变会给校准力加载造成误差,影响校准精度。针对这一问题,设计了旋翼天平测力校准系统。该系统采用激光三角法实现微小位移测量,通过测量立方靶块空间位置变化,计算力加载点位移;建立数学模型,分析结构形变对校准力加载影响,测量校准力。经实验,该系统可以消除结构形变影响,准确测量校准力,提高校准力加载精度。     

角运动传感器灵敏度的动态(角冲击)校准

利用本实验室现有的动态角加速度标准装置,产生标准的角冲击运动(半正弦),实现对角运动传感器(角速度及角加速度传感器)灵敏度系数的动态校准,通过对不同脉冲宽度及冲击幅值下获得的校准数据进行分析,可以验证研制的动态角加速度标准装置具有较大的角冲击量程,较好的角冲击重复性,可以对角运动传感器灵敏度进行动态(角冲击)校准。