專利名稱：靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加速度測試裝置，尤其是一種用于測試交通工具 的靜、動(dòng)態(tài)加速度的測試裝置。
背景技術(shù)：
隨著交通事業(yè)的飛速發(fā)展，汽車保有量迅猛增加而車輛制動(dòng)性能 的優(yōu)劣直接影響到行車安全，因而以加速度傳感器為主要檢測元件而 研制生產(chǎn)的便攜式制動(dòng)性能測試儀(簡稱路試儀)便應(yīng)運(yùn)而生，并普 及使用。但由于便攜式制動(dòng)性能測試儀屬強(qiáng)制檢定的產(chǎn)品，因此與之 相應(yīng)的靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置就必不可少，它可滿足路試儀生產(chǎn)、 日常維護(hù)校準(zhǔn)和年檢校準(zhǔn)的需要。
目前，對(duì)加速度傳感器的標(biāo)定均采用標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，用標(biāo)準(zhǔn)加速度 傳感器進(jìn)行比對(duì)的校準(zhǔn)方法，而這種辦法對(duì)制動(dòng)性能測試性質(zhì)上尚有 較大差距。
根據(jù)最新實(shí)施的中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《便攜式制動(dòng)
性能測試儀》GA/T485-2004中的規(guī)定，對(duì)于便攜式制動(dòng)性能測試儀 必須包含有靜態(tài)加速度測試、離心加速度測試，示值重復(fù)性誤差測試、 鑒別力閾測試和零位漂移等參數(shù)的測試。
因此，研制開發(fā)的靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置必須能夠提供靜態(tài)和 動(dòng)態(tài)兩種測量方式。即運(yùn)用重力加速度在不同傾角上的分量進(jìn)行靜態(tài)
測試，又可利用勻速圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的向心力加速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置， 該裝置具備靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種檢測手段，安裝方便，檢測過程簡單快速， 自動(dòng)化程度高，能滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測量精度要求，并可對(duì)測試結(jié) 果進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，存儲(chǔ)，査詢和打印報(bào)告。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置，包括計(jì)算機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制器，靜態(tài) 加速度發(fā)生器，動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器，便攜式制動(dòng)性能測試儀，其特點(diǎn) 是靜態(tài)加速度發(fā)生器主要由步進(jìn)電機(jī)，光電編碼器，角度平臺(tái)構(gòu)成； 動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器主要由伺服電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成；
計(jì)算機(jī)選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)檢測狀態(tài)后，向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出相應(yīng)的運(yùn) 動(dòng)控制函數(shù)信號(hào)
在靜態(tài)角度測試時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)，光電編碼器得到旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回給端子板和計(jì)算機(jī)，最 終在步進(jìn)電機(jī)和光電編碼器的共同作用下，狀態(tài)達(dá)到所要求的角度； 在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，便攜式制動(dòng)性能測試儀周期性的取得當(dāng)前加速度傳感 器的加速度輸出，并通過無線信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，無線信號(hào)接受器 接收信號(hào)后把測試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù) 據(jù)，當(dāng)達(dá)到要求角度時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，存儲(chǔ)或打印處理；
在動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)測試時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制伺服電機(jī)，伺服電 機(jī)通過自帶的編碼器控制電機(jī)按設(shè)定的加速方式加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)所設(shè) 定的角速度后做勻速運(yùn)動(dòng)；在旋轉(zhuǎn)過程中，便攜式制動(dòng)性能測試儀周 期性的取得當(dāng)前加速度傳感器的加速度輸出，并通過無線信號(hào)發(fā)射器 發(fā)射信號(hào)，無線信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī)，計(jì) 算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到要求轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算， 存儲(chǔ)或打印處理。
靜態(tài)加速度發(fā)生器還包括角度支架，轉(zhuǎn)軸，軸承，安裝板，角度 轉(zhuǎn)臺(tái)通過轉(zhuǎn)軸和軸承安裝在角度支架的上端，轉(zhuǎn)軸兩端伸出處分別連 接步進(jìn)電機(jī)的出軸和光電編碼器輸入軸，且步進(jìn)電機(jī)和光電編碼器分 別由安裝板固定在角度支架的兩側(cè)；角度轉(zhuǎn)臺(tái)上面放置便攜式制動(dòng)性 能測試儀中的加速度傳感器。
動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器還包括底板，直角齒輪，固定座，傳動(dòng)軸，軸 承，直角聯(lián)接板，伺服電機(jī)由直角聯(lián)接板固定在底板下面，輸出軸通 過一對(duì)嚙合的直角齒輪與傳動(dòng)軸相連接，傳動(dòng)軸通過軸承安裝在固定 座內(nèi)，其伸出端固定連接轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上面放置便攜式制動(dòng)性
能測試儀。
步進(jìn)電機(jī)的分辨率為0.036° ;光電編碼器的分辨率為0.025° 。 本發(fā)明的有益效果是-
本發(fā)明能按照中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T485-2004的要求為便攜式制動(dòng) 性能測試儀進(jìn)行出廠檢定和計(jì)量部門的要求的年度校準(zhǔn)提供精確、合 格、可靠的測量裝置，它可以對(duì)加速度傳感器的基本誤差、重復(fù)性誤
差，鑒別力閾以及零位漂移進(jìn)行有效標(biāo)定，確保制動(dòng)測試測試數(shù)據(jù)準(zhǔn) 確、可靠、可信。
該裝置具備靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種檢測手段，安裝方便，檢測過程簡 單快速，自動(dòng)化程度高，能滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測量精度要求，并可 對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，存儲(chǔ)，查詢和打印報(bào)告。


圖l是加速度測試原理圖2是本發(fā)明的原理方框圖3是靜態(tài)加速度發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖4是動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的靜態(tài)測試原理
由于在傳感器水平靜止時(shí)，相對(duì)于地面其測得的加速度值為0g。 當(dāng)傳感器傾斜放置時(shí)，傳感器的輸出為重力加速度沿傳感器測量軸上 的分量，即加速度傳感器的輸出與傾斜角正弦函數(shù)關(guān)系。利用這一原 理，我們可以通過改變加速度傳感器測量軸與水平的夾角來獲得標(biāo)準(zhǔn) 的加速度值。根據(jù)《便攜式制動(dòng)測試儀》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，分別選用
士90度內(nèi)的八個(gè)測試點(diǎn)，即士30度、±45度、±60度、±90度為 測試點(diǎn)，通過獲取傳感器在這八個(gè)點(diǎn)的靜態(tài)輸出取得其測量值，在和 其對(duì)應(yīng)的理論加速度值進(jìn)行比較，對(duì)其測量精確度進(jìn)行判定。
測試?yán)碚摽梢钥闯鋈绾潍@得準(zhǔn)確的標(biāo)定角度是我們獲得標(biāo)準(zhǔn)加 速度值的關(guān)鍵。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，加速度傳感器測量的基本誤差要求為士2 %，故對(duì)角度測量的基本誤差要求應(yīng)在±0.5%以內(nèi)，其中對(duì)30度點(diǎn)
要求最嚴(yán)，即傾斜角基本誤差要求應(yīng)在小于0. 15° ，并以此值作為 全行程的各點(diǎn)精度要求。在水平和測試平臺(tái)穩(wěn)定的情況下，角度的精 確獲得是通過由電腦控制的步進(jìn)電機(jī)和光電編碼器實(shí)現(xiàn)的。我們選用 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)是10000步/360° (分辨率為0.036° );光電編碼 器為14400脈沖/360° (分辨力為0.025° )。因而，在步進(jìn)電機(jī)和 編碼器的共同作用下，由電腦控制的電機(jī)運(yùn)動(dòng)是完全可以實(shí)現(xiàn)傾斜角 的基本誤差小于O. 15°的要求的。 本發(fā)明的動(dòng)態(tài)測試原理
靜態(tài)測試只能實(shí)現(xiàn)傳感器在靜止?fàn)顟B(tài)下的土lg的加速度測量， 因而開發(fā)出相應(yīng)的模擬汽車路試時(shí)動(dòng)態(tài)加速和制動(dòng)減速似的動(dòng)態(tài)校 驗(yàn)裝置來檢測傳感器在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下能否正常工作是十分必要的。
物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有向心力作用在物體上，產(chǎn)生一定的向心加 速度，所以制作出一個(gè)能夠精確控制轉(zhuǎn)速的平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測試的關(guān) 鍵。
《便攜式制動(dòng)測試儀》行標(biāo)的要求在動(dòng)態(tài)測試時(shí)應(yīng)能夠測量加速 度傳感器在士lg、 土1.25g、 士1.5g、 士1.75g、 ±2g時(shí)的基本誤差 和鑒別力閾的測量。其中鑒別力閾是指當(dāng)加速度標(biāo)定值在9.81時(shí)， 正負(fù)變化0. 05m/s2時(shí)，傳感器測量值有否相應(yīng)的明顯變化。
在物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有向心力作用在物體上，產(chǎn)生一定的向心 加速度(圖1所示)。利用這個(gè)原理，通過把傳感器安放在水平的轉(zhuǎn) 盤上，通過電機(jī)控制轉(zhuǎn)盤按照一定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)就能產(chǎn)生一定的向心力 作用在傳感器的測量元件上，從而獲得相應(yīng)的反映加速度值的信號(hào)輸
出。
如圖2所示，本發(fā)明的靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置，包括計(jì)算機(jī)， 運(yùn)動(dòng)控制器，靜態(tài)加速度發(fā)生器，動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器，便攜式制動(dòng)性 能測試儀15。
靜態(tài)加速度發(fā)生器主要由步進(jìn)電機(jī)l,光電編碼器2，角度平臺(tái) 4構(gòu)成；動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器主要由伺服電機(jī)8，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)14構(gòu)成。
計(jì)算機(jī)選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)檢測狀態(tài)后，向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出相應(yīng)的運(yùn) 動(dòng)控制函數(shù)信號(hào)-
在靜態(tài)角度測試時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制步進(jìn)電機(jī)1進(jìn)行旋 轉(zhuǎn)，光電編碼器2得到旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回給端子板和計(jì)算機(jī)， 最終在步進(jìn)電機(jī)1和光電編碼器2的共同作用下，狀態(tài)達(dá)到所要求的 角度；在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，便攜式制動(dòng)性能測試儀15周期性的取得當(dāng)前 加速度傳感器的加速度輸出，并通過無線信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，無線 信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和 實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到要求角度時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，存儲(chǔ)或打印處 理。
在動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)測試時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制伺服電機(jī)8，伺服 電機(jī)8通過自帶的編碼器控制電機(jī)按設(shè)定的加速方式加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá) 所設(shè)定的角速度后做勻速運(yùn)動(dòng)；在旋轉(zhuǎn)過程中，便攜式制動(dòng)性能測試 儀15周期性的取得當(dāng)前加速度傳感器的加速度輸出，并通過無線信 號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，無線信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測試數(shù)據(jù)返還給計(jì) 算機(jī)，計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到要求轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)
進(jìn)行計(jì)算，存儲(chǔ)或打印處理。
如圖3所示，靜態(tài)加速度發(fā)生器還包括角度支架3，轉(zhuǎn)軸6，軸 承7，安裝板5，角度轉(zhuǎn)臺(tái)4通過轉(zhuǎn)軸6和軸承7安裝在角度支架3 的上端，轉(zhuǎn)軸6兩端伸出處分別連接步進(jìn)電機(jī)1的出軸和光電編碼器 2輸入軸，且步進(jìn)電機(jī)1和光電編碼器2分別由安裝板5固定在角度 支架4的兩側(cè)；角度轉(zhuǎn)臺(tái)4上面放置加速度傳感器17步進(jìn)電機(jī)1的 分辨率為0.036° ;光電編碼器2的分辨率為0.025。。
如圖4所示，動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器還包括底板16，直角齒輪9，固 定座13，傳動(dòng)軸ll，軸承12，直角聯(lián)接板IO，伺服電機(jī)8由直角聯(lián) 接板10固定在底板16下面，伺服電機(jī)8的輸出軸通過一對(duì)嚙合的直 角齒輪9與傳動(dòng)軸11相連接，傳動(dòng)軸11通過軸承12安裝在固定座 13內(nèi)，其伸出端固定連接轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)14，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)14上面放置便攜式 制動(dòng)性能測試儀15。
權(quán)利要求
1.一種靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置，包括計(jì)算機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制器，靜態(tài)加速度發(fā)生器，動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器，便攜式制動(dòng)性能測試儀(15)，其特征在于，所述靜態(tài)加速度發(fā)生器主要由步進(jìn)電機(jī)(1)，光電編碼器(2)，角度平臺(tái)(4)構(gòu)成；所述動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器主要由伺服電機(jī)(8)，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(14)構(gòu)成；所述計(jì)算機(jī)選擇靜態(tài)或動(dòng)態(tài)檢測狀態(tài)后，向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)信號(hào)在靜態(tài)角度測試時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制步進(jìn)電機(jī)(1)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，光電編碼器(2)得到旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回給端子板和計(jì)算機(jī)，最終在步進(jìn)電機(jī)(1)和光電編碼器(2)的共同作用下，狀態(tài)達(dá)到所要求的角度；在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，便攜式制動(dòng)性能測試儀周期性的取得當(dāng)前加速度傳感器(17)的加速度輸出，并通過無線信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，無線信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到要求角度時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，存儲(chǔ)或打印處理；在動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)測試時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制卡經(jīng)端子板控制伺服電機(jī)(8)，伺服電機(jī)(8)通過自帶的編碼器控制電機(jī)按設(shè)定的加速方式加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)所設(shè)定的角速度后做勻速運(yùn)動(dòng)；在旋轉(zhuǎn)過程中，便攜式制動(dòng)性能測試儀(15)周期性的取得當(dāng)前加速度傳感器(17)的加速度輸出，并通過無線信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，無線信號(hào)接受器接收信號(hào)后把測試數(shù)據(jù)返還給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)時(shí)刻刷新和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到要求轉(zhuǎn)速時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，存儲(chǔ)或打印處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置，其特征在于，所 述靜態(tài)加速度發(fā)生器還包括角度支架(3)，轉(zhuǎn)軸(6)，軸承(7)，安 裝板(5)，角度轉(zhuǎn)臺(tái)(4)通過轉(zhuǎn)軸(6)和軸承(7)安裝在角度支 架(3)的上端，轉(zhuǎn)軸(6)兩端伸出處分別連接步進(jìn)電機(jī)(1)的出 軸和光電編碼器(2)輸入軸，且步進(jìn)電機(jī)(1)和光電編碼器(2) 分別由安裝板(5)固定在角度支架(3)的兩側(cè)；角度轉(zhuǎn)臺(tái)(4)上 面放置加速度傳感器(17)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置，其特征在于， 所述動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器還包括底板(16),直角齒輪(9)，固定座(13)， 傳動(dòng)軸(11)，軸承(12)，直角聯(lián)接板(10)，伺服電機(jī)(8)由直角 聯(lián)接板(10)固定在底板(16)下面，輸出軸通過一對(duì)嚙合的直角齒 輪(9)與傳動(dòng)軸(11)相連接，傳動(dòng)軸(11)通過軸承(12)安裝 在固定座(13)內(nèi)，其伸出端固定連接轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(14)，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(14) 上面放置便攜式制動(dòng)性能測試儀(15)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置，其特征在 于，所述步進(jìn)電機(jī)(1)的分辨率為0.036° 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置，其特征在 于，所述光電編碼器(2)的分辨率為0.025° 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜、動(dòng)態(tài)加速度測試裝置，包括計(jì)算機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制器，靜態(tài)加速度發(fā)生器，動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器，便攜式制動(dòng)性能測試儀，其特點(diǎn)是靜態(tài)加速度發(fā)生器主要由步進(jìn)電機(jī)，光電編碼器，角度平臺(tái)構(gòu)成；動(dòng)態(tài)加速度發(fā)生器主要由伺服電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)構(gòu)成。該裝置具備靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種檢測手段，安裝方便，檢測過程簡單快速，自動(dòng)化程度高，能滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測量精度要求，并可對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，存儲(chǔ)，查詢和打印報(bào)告。
文檔編號(hào)G01M17/007GK101173878SQ200710171009
公開日2008年5月7日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者倫耀森, 弢 徐, 肖衍雄, 蔣宇晨, 袁雄鶴, 高文翔 申請人:上海西派埃自動(dòng)化儀表工程有限責(zé)任公司;上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所