三分力傳感器的標(biāo)定裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其包括：支撐座；通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述支撐座上的橫梁；活動(dòng)連接在該橫梁上的掛鐵；固定安裝在所述橫梁上、且已被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器；與所述支撐座的位置相對(duì)固定的底座；布置在所述單分力傳感器下方的待標(biāo)定的三分力傳感器，且其測(cè)力端通過豎直繃緊的繩與所述單分力傳感器的測(cè)力端相連；用于測(cè)量所述掛鐵的重心與所述轉(zhuǎn)軸的中軸線之間距離值x的激光測(cè)距儀；可橫向移動(dòng)地連接在所述橫梁上、并且能夠測(cè)量該橫梁與水平線間的夾角θ的水平儀；與所述單分力傳感器和三分力傳感器均連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；以及與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、激光測(cè)距儀和水平儀均連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本實(shí)用新型的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法能夠?qū)Σ煌叽绮煌吞?hào)的三分力傳感器在x、y、z三個(gè)方向上進(jìn)行精確快速標(biāo)定。
【專利說明】
三分力傳感器的標(biāo)定裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及海洋工程和機(jī)械工程領(lǐng)域，尤其是涉及船舶與海洋工程實(shí)驗(yàn)所用 的不同尺寸的三分力傳感器X、y、z三個(gè)方位的標(biāo)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在船舶與海洋工程和機(jī)械工程領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)扮演著越來越重要的角色。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不 僅能檢驗(yàn)理論分析的結(jié)果，還能作為數(shù)值模擬方法的檢驗(yàn)依據(jù)，對(duì)數(shù)值模擬模型不斷優(yōu)化， 實(shí)驗(yàn)也因此成為科學(xué)研究和工程領(lǐng)域不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)的采集，尤其是力的采集 更是實(shí)驗(yàn)中重要的一部分，力的數(shù)據(jù)的采集在風(fēng)浪流實(shí)驗(yàn)、砰擊實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核實(shí)驗(yàn)中 都是十分重要的?，F(xiàn)階段力都是通過三分力傳感器或者單分力傳感器測(cè)得。而傳感器在使 用之前必須先標(biāo)定。通過標(biāo)定，實(shí)驗(yàn)室人員可以獲得靜態(tài)標(biāo)定曲線，確定傳感器的電量輸出 和被測(cè)力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并計(jì)算得到線性系數(shù)，用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0003] 然而現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)室和工程單位傳感器標(biāo)定裝置和方法存在精度差、操作復(fù)雜、無 法實(shí)現(xiàn)多量程多尺寸量程傳感器的多方位標(biāo)定等諸多問題。另外，大多標(biāo)定裝置沒有數(shù)據(jù) 處理系統(tǒng)。
[0004] 這些問題具體表現(xiàn)在：
[0005] 1)由于標(biāo)定工作既與儀器本身特性有關(guān)，也與實(shí)際諸多具體因素諸如儀器的連 接、安裝、布置有關(guān)，同時(shí)也受到各種環(huán)境因素干擾，這使得許多標(biāo)定裝置精度很差。
[0006] 2)許多標(biāo)定裝置固定部分設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致只能在一個(gè)方向上固定特定規(guī)格的傳 感器，以至于無法實(shí)現(xiàn)多量程多尺寸量程傳感器的多方位標(biāo)定。
[0007] 3)許多實(shí)驗(yàn)室采用直接將砝碼放置或懸掛在傳感器上的方法標(biāo)定，這導(dǎo)致標(biāo)定過 程中要不斷添加砝碼，使標(biāo)定操作變得十分復(fù)雜，也更易產(chǎn)生誤差。
[0008] 4)許多三分力傳感器的標(biāo)定裝置沒有數(shù)據(jù)處理集成裝置，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)人員要手工 記錄電信號(hào)和力的大小，再后期計(jì)算得到靜態(tài)標(biāo)定曲線。這也使標(biāo)定過程更加復(fù)雜。同時(shí)這 也導(dǎo)致了標(biāo)定時(shí)間損耗很大，影響試驗(yàn)進(jìn)度。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型目的是:針對(duì)上述技術(shù)問題，提出一種三分力傳感器的標(biāo)定裝置，以對(duì) 不同尺寸不同型號(hào)的三分力傳感器在x、y、z三個(gè)方向上進(jìn)行精確快速標(biāo)定。
[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，包括：
[0011] 支撐座；
[0012] 沿X軸方向水平延伸布置的橫梁，該橫梁的中部通過沿Y軸方向延伸布置轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng) 連接在所述支撐座上；
[0013]連接在所述橫梁上、并且能夠沿該橫梁的長度方向橫向移動(dòng)的掛鐵；
[0014]固定安裝在所述橫梁上、且已被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器，所述掛鐵和該單分力 傳感器分別布置在所述轉(zhuǎn)軸的左、右兩對(duì)立側(cè)；
[0015] 與所述支撐座的位置相對(duì)固定的底座，該底座上設(shè)置有用于固定各種型號(hào)三分力 傳感器的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)；
[0016] 布置在所述單分力傳感器下方的待標(biāo)定的三分力傳感器，該三分力傳感器)通過 所述三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)可拆卸地固定在所述底座上，且其測(cè)力端通過豎直繃緊的繩與 所述單分力傳感器的測(cè)力端相連；
[0017] 用于測(cè)量所述掛鐵的重心與所述轉(zhuǎn)軸的中軸線之間距離值X的激光測(cè)距儀，該激 光測(cè)距儀安裝在所述橫梁上且位于所述轉(zhuǎn)軸處；
[0018] 可橫向移動(dòng)地連接在所述橫梁上、并且能夠測(cè)量該橫梁與水平線間的夾角Θ的水 平儀；
[0019] 與所述單分力傳感器和三分力傳感器均連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲 取所述單分力傳感器的所測(cè)力值F'和所述三分力傳感器的所測(cè)力值，并將單分力傳感器的 所測(cè)力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'向外輸出，將三分力傳感器的所測(cè)力值轉(zhuǎn)換成相 應(yīng)的力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U向外輸出；以及
[0020] 與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、激光測(cè)距儀和水平儀均連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)處理 系統(tǒng)接收所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸出的所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'和所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U、所述 激光測(cè)距儀所測(cè)得的掛鐵重心至轉(zhuǎn)軸中軸線的距離值X、所述水平儀所測(cè)得的橫梁與水平 線間的夾角Θ，并且數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠根據(jù)其接收到的力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'計(jì)算出所述單分 力傳感器的所測(cè)力值F'，同時(shí)能夠根據(jù)其接收到的掛鐵重心至轉(zhuǎn)軸中軸線的距離值X、橫梁 與水平線間的夾角Θ、預(yù)先輸入該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)的掛鐵的自重G計(jì)算出所述三分力傳感器 的豎直方向理論受力值F。
[0021] 本實(shí)用新型這種標(biāo)定裝置在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選方案：
[0022]所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有能夠顯示所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'、所述單分力傳感器的所 測(cè)力值F'、所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U和所述三分力傳感器的豎直方向理論受力值F的顯示單 J L· 〇
[0023] 所述底座包括水平布置的底板和垂直固定在該底板上方的豎板，所述三分力傳感 器固定結(jié)構(gòu)包括制于所述底板上的用于穿設(shè)螺釘?shù)?個(gè)豎直通孔、制于所述豎板上的用于 穿設(shè)螺釘?shù)?個(gè)水平通孔。
[0024] 所述豎直通孔和水平通孔的孔徑均為5mm。
[0025] 在所述的8個(gè)豎直通孔中，其中4個(gè)豎直通孔布置在另外4個(gè)豎直通孔的外圍，且內(nèi) 側(cè)的4個(gè)豎直通孔和外圍的4個(gè)豎直通孔均呈矩形分布;在所述的8個(gè)水平通孔中，其中4個(gè) 水平通孔布置在另外4個(gè)水平通孔的外圍，且內(nèi)側(cè)的4個(gè)水平通孔和外圍的4個(gè)水平通孔均 呈矩形分布。
[0026] 所述橫梁包括由所述轉(zhuǎn)軸中軸線至橫梁左端面的左半部分以及由所述轉(zhuǎn)軸中軸 線至橫梁右端面的右半部分，所述左半部分上設(shè)置有沿橫梁長度方向均勻間隔分布的三條 標(biāo)線，這三條標(biāo)線將橫梁的左半部分劃分成四段長度一致的掛鐵移動(dòng)區(qū)間。
[0027] 所述左半部分和右半部分的長度相等，所述單分力傳感器布置在所述橫梁的右端 部。
[0028]所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為單片機(jī)。
[0029]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0030] 1、本實(shí)用新型這種標(biāo)定裝置利用杠桿原理，通過移動(dòng)掛鐵的位置使被標(biāo)定三分力 傳感器受到不同大小的拉力，實(shí)現(xiàn)三分力傳感器三個(gè)方向的標(biāo)定，并配備具有精確校正功 能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具有測(cè)量精度高、省時(shí)高效、安裝方便無需裝卸、數(shù)據(jù)處理簡單等優(yōu)點(diǎn)。
[0031] 2、底座上設(shè)置有能夠固定各種型號(hào)各種尺寸的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)，從而使該 標(biāo)定裝置能夠標(biāo)定不同型號(hào)不同尺寸的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0032] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步介紹：
[0033] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例這種標(biāo)定裝置的總裝圖；
[0034] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例這種標(biāo)定裝置的拆分圖；
[0035] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例這種標(biāo)定裝置的標(biāo)定原理圖；
[0036]圖4為對(duì)直徑為100mm的大尺寸三分力傳感器Z方向標(biāo)定時(shí)三分力傳感器與底座的 裝配圖；
[0037]圖5為對(duì)直徑為50mm的小尺寸三分力傳感器X方向標(biāo)定時(shí)三分力傳感器與底座的 裝配圖；
[0038]其中：1-支撐座，2-轉(zhuǎn)軸，3-橫梁，4-掛鐵，5-單分力傳感器，6-三分力傳感器，7-繩，8-底座，9-激光測(cè)距儀，10-水平儀，11-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，12-數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，13-單分力傳 感器安裝座，14-螺釘；
[0039] a-對(duì)Z方向測(cè)力時(shí)三分力傳感器與繩的連接點(diǎn)，b-用于固定大尺寸傳感器的豎直 通孔，c-用于固定小尺寸傳感器的豎直通孔，d-對(duì)X方向測(cè)力時(shí)三分力傳感器與繩的連接 點(diǎn)，e-用于固定大尺寸傳感器的水平通孔，f-用于固定小尺寸傳感器的水平通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 圖1~圖3示出了本實(shí)用新型這種三分力傳感器的標(biāo)定裝置的一個(gè)具體實(shí)施例， 該裝置主要包括支撐座1、橫梁3、掛鐵4、已經(jīng)被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器5、待標(biāo)定的三分 力傳感器6、繩7、底座8、激光測(cè)距儀9、水平儀10、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12。其中：
[0041] 支撐座1的底面為平面，其在標(biāo)定試驗(yàn)時(shí)被穩(wěn)定放置在試驗(yàn)臺(tái)面上。橫梁3沿X軸方 向水平延伸布置，橫梁3的中部通過轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述支撐座1上，其中轉(zhuǎn)軸2的軸線沿Y 軸方向延伸布置，從而使得橫梁3能繞著轉(zhuǎn)軸2 (或者說繞著Y軸)在X-Z平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。而且所 述轉(zhuǎn)軸2的中軸線與橫梁3的長度軸線相交。掛鐵4活動(dòng)連接在橫梁3上，掛鐵4能夠沿橫梁3 的長度方向橫向移動(dòng)。本例中該掛鐵4上制有一個(gè)嵌套孔，具體是通過該嵌套孔滑動(dòng)連接在 所述橫梁3上的，而且掛鐵4的重心位于橫梁3的長度軸線上。單分力傳感器5已被準(zhǔn)確標(biāo)定， 該單分力傳感器5與所述掛鐵4和分別布置在所述轉(zhuǎn)軸2的左、右兩對(duì)立側(cè)，其中單分力傳感 器5具體通過單分力傳感器安裝座13固定在橫梁3的右端部，而且單分力傳感器5的測(cè)力端 豎直向下布置。三分力傳感器6為該裝置的標(biāo)定對(duì)象，其被固定在所述底座8上，且位于單分 力傳感器5的正下方。該三分力傳感器6測(cè)力端通過豎直繃緊（即繩7的長度沿Z軸方向延伸 設(shè)置，不過需要說明的是，這是在橫梁3處于完全水平狀態(tài)時(shí)，繩7才會(huì)完全豎直)的所述繩7 與所述單分力傳感器5的測(cè)力端相連。底座8與所述支撐座1的位置相對(duì)固定，該底座8包括 水平布置的底板81和垂直固定在該底板801上方的豎板802,且底板801上方的豎板802均為 不銹鋼材質(zhì)。底座8上設(shè)置有用于固定各種型號(hào)各種尺寸三分力傳感器的三分力傳感器固 定結(jié)構(gòu)，上述的三分力傳感器6就是通過該三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)可拆卸地固定在底座8上 的。
[0042]本例中，所述三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)形式為：它包括制于所述底板801 上的用于穿設(shè)螺釘14的8個(gè)豎直通孔和制于所述豎板802上的用于穿設(shè)螺釘?shù)?個(gè)水平通 孔，而且豎直通孔和水平通孔的孔徑均為5mm。在所述的8個(gè)豎直通孔中，其中4個(gè)豎直通孔 布置在另外4個(gè)豎直通孔的外圍，且內(nèi)側(cè)的4個(gè)豎直通孔和外圍的4個(gè)豎直通孔均呈矩形分 布。在所述的8個(gè)水平通孔中，其中4個(gè)水平通孔布置在另外4個(gè)水平通孔的外圍，且內(nèi)側(cè)的 4個(gè)水平通孔和外圍的4個(gè)水平通孔均呈矩形分布。例如：當(dāng)該裝置用于標(biāo)定大尺寸三分力 傳感器比如直徑為100mm的三分力傳感器時(shí)，則利用外圍的4個(gè)水平通孔或外圍的4個(gè)豎直 通孔配合螺釘固定三分力傳感器，防止該三分力傳感器在任一方向松動(dòng)。當(dāng)該裝置用于標(biāo) 定小尺寸三分力傳感器比如直徑為50mm的三分力傳感器時(shí)，則利用內(nèi)側(cè)的4個(gè)水平通孔或 內(nèi)側(cè)的4個(gè)豎直通孔配合螺釘固定三分力傳感器，防止該三分力傳感器在任一方向松動(dòng)。若 對(duì)三分力傳感器Z方向進(jìn)行標(biāo)定，則使三分力傳感器的Z方向測(cè)力端豎直朝上布置并與所述 繩7連接;若對(duì)三分力傳感器Y方向進(jìn)行標(biāo)定，則使三分力傳感器的Y方向測(cè)力端豎直朝上布 置并與所述繩7連接。若對(duì)三分力傳感器X方向進(jìn)行標(biāo)定，則使三分力傳感器的X方向測(cè)力端 豎直朝上布置并與所述繩7連接。
[0043]圖4為對(duì)直徑為100mm的大尺寸三分力傳感器Z方向標(biāo)定時(shí)，三分力傳感器與底座8 的裝配圖，在該圖中，三分力傳感器的Z方向測(cè)力端豎直朝上布置，利用外圍的4個(gè)豎直通孔 配合螺釘固定該三分力傳感器的底部。圖中a處為對(duì)Z方向測(cè)力時(shí)三分力傳感器與繩的連接 點(diǎn)，圖中b處為用于固定大尺寸傳感器的豎直通孔，圖中c處為用于固定小尺寸傳感器的豎 直通孔。
[0044]圖5為對(duì)直徑為50mm的小尺寸三分力傳感器X方向標(biāo)定時(shí)，三分力傳感器與底座8 的裝配圖，在該圖中，三分力傳感器的X方向測(cè)力端豎直朝上布置，利用內(nèi)側(cè)的4個(gè)水平通孔 配合螺釘固定該三分力傳感器的側(cè)部。圖中d處為對(duì)X方向測(cè)力時(shí)三分力傳感器與繩的連接 點(diǎn)，圖中e處為用于固定大尺寸傳感器的水平通孔，圖中f處為用于固定小尺寸傳感器的水 平通孔。
[0045] 激光測(cè)距儀9安裝在所述橫梁3上且位于所述轉(zhuǎn)軸2處，其用于測(cè)量所述掛鐵4的重 心與所述轉(zhuǎn)軸2的中軸線之間距離值X，并能將其測(cè)量的掛鐵重心與轉(zhuǎn)軸中軸線之間距離值 X向外輸出。顯然，轉(zhuǎn)軸2的中軸線也即所述橫梁3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線。本例中，該激光測(cè)距儀9具 體布置在橫梁3的中部側(cè)面位置。
[0046] 水平儀10通過卡箍和螺栓連接在所述橫梁3上，并且水平儀10能夠沿橫梁3橫向 移動(dòng)，以利用杠桿原理對(duì)橫梁3的水平度進(jìn)行修正。同時(shí)該水平儀10能夠測(cè)量該橫梁3與水 平線間的夾角Θ，并能將其測(cè)量的橫梁3與水平線間的夾角Θ向外輸出。本例中，該水平儀10 具體布置在橫梁3的中部頂面位置。
[0047] 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11既與所述單分力傳感器5連接，又與所述三分力傳感器6均連接， 其能夠獲取所述單分力傳感器5的所測(cè)力值F'和所述三分力傳感器6的所測(cè)力值，并將單分 力傳感器5的所測(cè)力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'向外輸出，將三分力傳感器6的所測(cè) 力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U向外輸出。
[0048]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12為單片機(jī)系統(tǒng)，其與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11、激光測(cè)距儀9和水平儀 10均連接，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12接收所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11輸出的所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'和所 述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U、所述激光測(cè)距儀9所測(cè)得的掛鐵重心至轉(zhuǎn)軸中軸線的距離值X、所述水 平儀10所測(cè)得的橫梁3與水平線(也即X軸線）間的夾角Θ，并且能夠根據(jù)其接收到的力學(xué)電 信號(hào)數(shù)值U'計(jì)算出所述單分力傳感器5的所測(cè)力值F'（因?yàn)閱畏至鞲衅?以被預(yù)先準(zhǔn)確標(biāo) 定，其U' -F'對(duì)應(yīng)關(guān)系已知），同時(shí)能夠根據(jù)其接收到的掛鐵重心至轉(zhuǎn)軸中軸線的距離值X、 橫梁3與水平線間的夾角Θ、預(yù)先輸入該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12內(nèi)的掛鐵4的自重G計(jì)算出所述三分 力傳感器6的豎直方向理論受力值F。
[0049] 所述三分力傳感器6的豎直方向理論受力值F也即三分力傳感器受力的豎直方向 分量，也是我們需要標(biāo)定的力。
[0050]根據(jù)幾何力學(xué)關(guān)系演算，演算過程為力學(xué)領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，故在此不再贅述，可知三 分力傳感器6的豎直方向理論受力值F= [ (1 · 49+2 · 02*sin0-0 · 19*C0S0)A2 · 626*C0S0+ 4.3635*sin9)]*G*x*10-3。單分力傳感器 5 的受力F' =[(1.49*cos9+2.02*sin 9-0.l9)/ (2.626*cos9+4.3635*s ?ηθ)]*G*x*10-3 〇
[0051] 當(dāng)θ = 〇時(shí)，F(xiàn)=F' =G*x/2020,與實(shí)際相符，說明了公式推導(dǎo)的正確性。
[0052] 而且本例中，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12具有顯示單元，該顯示單元能夠顯示所述力學(xué) 電信號(hào)數(shù)值U'、所述單分力傳感器5的所測(cè)力值F'、所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U和所述三分力傳 感器6的豎直方向理論受力值F。
[0053]所述橫梁3包括由所述轉(zhuǎn)軸2中軸線至橫梁左端面的左半部分以及由所述轉(zhuǎn)軸2中 軸線至橫梁右端面的右半部分，而且所述左半部分和右半部分的長度相等。所述左半部分 上設(shè)置有沿橫梁3長度方向均勻間隔分布的三條標(biāo)線3a，這三條標(biāo)線3a將橫梁3的左半部分 劃分成四段長度一致的掛鐵移動(dòng)區(qū)間。
[0054]這樣一來，掛鐵4在橫向移動(dòng)過程中，從橫梁3左端面到橫梁中心依次是一檔范圍、 二檔范圍、三檔范圍和四檔范圍。用一檔測(cè)量量程最大的三分力傳感器，用四檔測(cè)量量程最 小的三分力傳感器。具體在本實(shí)施例中，所述掛鐵4的材質(zhì)為AISI 4130鋼，密度為7.85* 103kg/m3，體積為 1 · 3346463*107mm3，故其自重G= (1 · 336463*10-2)*(7 · 85*103)*9 · 8N = 1026.746N。這樣，我們根據(jù)杠桿原理"G*x = T*0F"，其中T為繩7的張力，0為橫梁的旋轉(zhuǎn)中 心，0F為T的力臂，可計(jì)算出：
[0055] 四檔標(biāo)定力的范圍是：0~256.6865N;
[0056] 三檔標(biāo)定力的范圍是：256.6865~513.373N;
[0057] 二檔標(biāo)定力的范圍是：513.373~770.0595N;
[0058] 一檔標(biāo)定力的范圍是：770.0595~1026.746N。
[0059]通過演算，演算過程為力學(xué)領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，故在此不再贅述，可知T的力臂
[0060] 再參照?qǐng)D1~圖3所示，現(xiàn)將利用本實(shí)施例這種標(biāo)定裝置來標(biāo)定三分力傳感器的方 法簡單介紹如下，該方法包括以下步驟：
[0061] 步驟一、移動(dòng)所述掛鐵4在所述橫梁3上的位置，直至所述激光測(cè)距儀9的示數(shù)為 零。為了方便操作，一般先將所述掛鐵4移動(dòng)至橫梁2的中部，然后微調(diào)掛鐵4的位置直至激 光測(cè)距儀9的示數(shù)為零。
[0062] 步驟二、通過調(diào)節(jié)所述水平儀10在所述橫梁3上的橫向位置，將所述橫梁調(diào)整至水 平，即橫梁3與水平線(也即X軸線）間的夾角θ = 〇。
[0063] 步驟三、用繩7將待標(biāo)定三分力傳感器6的測(cè)力端與所述單分力傳感器5的測(cè)力端 連接，并使該繩7繃緊。繩7的長度沿Ζ軸豎直延伸設(shè)置。
[0064] 步驟四、通過微調(diào)所述水平儀10在所述橫梁3上的橫向位置，將所述橫梁再次調(diào)整 至水平。
[0065] 步驟五、橫向移動(dòng)所述掛鐵4至橫梁3的某一位置，待所述水平儀10的示數(shù)穩(wěn)定后， 讀取所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)12上顯示的所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'、所述單分力傳感器5的所測(cè)力 值F '、所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U和所述三分力傳感器6的豎直方向理論受力值F。
[0066]步驟六、比較步驟五中所述單分力傳感器5的所測(cè)力值F'和所述三分力傳感器6的 豎直方向理論受力值F。如果所述單分力傳感器5的所測(cè)力值F'和所述三分力傳感器6的豎 直方向理論受力值F相差在1 %以內(nèi)，則將所述三分力傳感器6的豎直方向理論受力值F與所 述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U進(jìn)行標(biāo)定，即根據(jù)三分力傳感器6的豎直方向理論受力值F與對(duì)應(yīng)的所 述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U，在U-F圖像上畫出相應(yīng)的標(biāo)定點(diǎn)。如果所述單分力傳感器5的所測(cè)力值 F'和所述三分力傳感器6的豎直方向理論受力值F相差大于1%，則重復(fù)步驟五和步驟六(改 變掛鐵4在橫梁3上的位置）。
[0067] 步驟七、多次重復(fù)所述步驟五和步驟六，從而得到多個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)均對(duì)應(yīng) 一組力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U和三分力傳感器的豎直方向理論受力值F，將這些標(biāo)定點(diǎn)用平滑線條 依次連接起來，便得到所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U與所述三分力傳感器6的豎直方向理論受力值 F的標(biāo)定曲線。
[0068] 當(dāng)然，上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓人們能 夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本 實(shí)用新型主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于該裝置包括： 支撐座(1); 沿X軸方向水平延伸布置的橫梁（3)，該橫梁（3)的中部通過沿Y軸方向延伸布置轉(zhuǎn)軸 (2)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在所述支撐座(1)上； 連接在所述橫梁(3)上、并且能夠沿該橫梁的長度方向橫向移動(dòng)的掛鐵(4); 固定安裝在所述橫梁(3)上、且已被準(zhǔn)確標(biāo)定的單分力傳感器(5)，所述掛鐵(4)和該單 分力傳感器(5)分別布置在所述轉(zhuǎn)軸(2)的左、右兩對(duì)立側(cè)； 與所述支撐座（1)的位置相對(duì)固定的底座(8)，該底座(8)上設(shè)置有用于固定各種型號(hào) 三分力傳感器的三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)； 布置在所述單分力傳感器(5)下方的待標(biāo)定的三分力傳感器(6)，該三分力傳感器(6) 通過所述三分力傳感器固定結(jié)構(gòu)可拆卸地固定在所述底座（8)上，且其測(cè)力端通過豎直繃 緊的繩(7)與所述單分力傳感器(5)的測(cè)力端相連； 用于測(cè)量所述掛鐵(4)的重心與所述轉(zhuǎn)軸(2)的中軸線之間距離值X的激光測(cè)距儀(9)， 該激光測(cè)距儀(9)安裝在所述橫梁(3)上且位于所述轉(zhuǎn)軸(2)處； 可橫向移動(dòng)地連接在所述橫梁(3)上、并且能夠測(cè)量該橫梁（3)與水平線間的夾角Θ的 水平儀(10); 與所述單分力傳感器(5)和三分力傳感器(6)均連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（11)，該數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)（11)獲取所述單分力傳感器(5)的所測(cè)力值F'和所述三分力傳感器(6)的所測(cè)力值，并 將單分力傳感器(5)的所測(cè)力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'向外輸出，將三分力傳感 器(6)的所測(cè)力值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U向外輸出；以及 與所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（11)、激光測(cè)距儀(9)和水平儀（10)均連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（12)， 該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（12)接收所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（11)輸出的所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'和所述力 學(xué)電信號(hào)數(shù)值U、所述激光測(cè)距儀(9)所測(cè)得的掛鐵(4)重心至轉(zhuǎn)軸(2)中軸線的距離值X、所 述水平儀(10)所測(cè)得的橫梁(3)與水平線間的夾角Θ，并且數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（12)能夠根據(jù)其接 收到的力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'計(jì)算出所述單分力傳感器(5)的所測(cè)力值F'，同時(shí)能夠根據(jù)其接 收到的掛鐵(4)重心至轉(zhuǎn)軸(2)中軸線的距離值X、橫梁(3)與水平線間的夾角Θ、預(yù)先輸入該 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（12)內(nèi)的掛鐵(4)的自重G計(jì)算出所述三分力傳感器(6)的豎直方向理論受力 值F。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) (12)具有能夠顯示所述力學(xué)電信號(hào)數(shù)值U'、所述單分力傳感器(5)的所測(cè)力值F'、所述力學(xué) 電信號(hào)數(shù)值U和所述三分力傳感器(6)的豎直方向理論受力值F的顯示單元。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于:所述底座(8)包括水 平布置的底板(81)和垂直固定在該底板(801)上方的豎板(802)，所述三分力傳感器固定結(jié) 構(gòu)包括制于所述底板(801)上的用于穿設(shè)螺釘?shù)?個(gè)豎直通孔、制于所述豎板(802)上的用 于穿設(shè)螺釘?shù)?個(gè)水平通孔。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于:所述豎直通孔和水平 通孔的孔徑均為5mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于:在所述的8個(gè)豎直通 孔中，其中4個(gè)豎直通孔布置在另外4個(gè)豎直通孔的外圍，且內(nèi)側(cè)的4個(gè)豎直通孔和外圍的4 個(gè)豎直通孔均呈矩形分布;在所述的8個(gè)水平通孔中，其中4個(gè)水平通孔布置在另外4個(gè)水平 通孔的外圍，且內(nèi)側(cè)的4個(gè)水平通孔和外圍的4個(gè)水平通孔均呈矩形分布。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于:所述橫梁(3)包括由 所述轉(zhuǎn)軸（2)中軸線至橫梁左端面的左半部分以及由所述轉(zhuǎn)軸(2)中軸線至橫梁右端面的 右半部分，所述左半部分上設(shè)置有沿橫梁(3)長度方向均勻間隔分布的三條標(biāo)線(3a)，這三 條標(biāo)線(3a)將橫梁(3)的左半部分劃分成四段長度一致的掛鐵移動(dòng)區(qū)間。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于:所述左半部分和右半 部分的長度相等，所述單分力傳感器(5)布置在所述橫梁(3)的右端部。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三分力傳感器的標(biāo)定裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) (12)為單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01L25/00GK205642730SQ201620490465
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】趙國成, 姚昊, 肖龍飛, 田新亮, 張笑通, 陳芝燚, 王志強(qiáng), 張康
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)