专利名称：微型三维力传感器标定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压力传感器测试装置，具体地说，涉及一种可以实现对微型传感器的三个方向进行静态标定的装置。
背景技术：
传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一。而压力传感器更是比较常用的一种传感器，压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点。目前，压力传感器研究和发展的方向是微型压力传感器以及多维力传感器，这类微型、多维力传感器被广泛用于航天、医疗、机器人、工业自动化中。传感器的测量精度是评定传感器最重要的性能指标之一，其误差包括随机误差和系统误差。对于微型压力传感器而言，其随机误差主要由内部信号处理电路、量化误差、外界干扰等因素引起；系统误差主要由标定系统的标定精度所决定。微型传感器本身结构精密，受力接触点较小，因此传感器标定装置的设计研究至关重要，其标定精度将直接影响其使用时的测量精度。目前，用于微型压力传感器的标定装置比较少，可以用于多维力传感器的标定的装置更加的少。传统的通过调整载荷传递绳索与水平面之间的角度来改变施加载荷的方向，这种方法具有较大的方向误差，将直接影响标定精度。中国科学院合肥物质科学研究院研制了一种中等量程的六维力传感器标定装置，专利号为CN 101571441A，可以实现对中等量程的传感器进行标定，但是对于小量程的传感器标定精度会降低，而且这种装置不具有通用性，对于其他类型的多维力传感器可能无法标定。而对于有的多维力传感器不用于测量扭矩，例如二维力、三维力传感器，因此只需要标定三个方向的力就可以满足要求，而使用传统的多维力标定平台比较繁琐，使得整个标定装置会降低。
发明内容本实用新型是要解决现有技术中存在的传感器标定装置通用性差，无法对小量程传感器进行标定的技术问题，而提供一种微型三维力传感器标定装置。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种微型三维力传感器标定装置，包括基座、底盘、加载盘、平板砝码、挂钩砝码、悬重线，应变仪，其特点是基座和底盘通过螺栓连接，且基座和底盘相互垂直，基座上设有固定连接传感器的连接螺孔，所述加载盘下面圆柱体内开有连接传感器的盲孔。在标定水平面内χ、y方向的力时，底盘固定在水平面上，传感器固定在基座上，悬重线一端拴在传感器的凸台上，另外一端连接挂钩砝码，传感器连接应变仪。在标定垂直平面内ζ方向的力时，基座水平放置在水平面上传感器固定在基座上，加载盘放在传感器的凸台上面，且加载盘上面的盲孔与传感器上的凸台过渡配合连接，加载盘上面放置平板砝码，传感器连接应变仪。本实用新型的有益效果是本实用新型结构简单，操作方便，实现对微型力传感器的高精度标定；采用悬挂砝码和托盘，标定精度高。
图1是三维力传感器标定装置的结构主视图；图2是图1的俯视图；图3是图1中的A向视图；图4是水平面上χ方向或y方向标定示意图；图5是垂直面上ζ方向标定示意图；图6是加载盘剖视图；图7是微型骨骼二维应力传感器剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。如图1至图5所示，本实用新型的微型三维力传感器标定装置，包括基座1、底盘 2、加载盘3、螺栓4、平板砝码5、挂钩砝码6、悬重线7、应变仪8、传感器9。基座1和底盘2通过螺栓4连接，且基座1和底盘2相互垂直，基座1上设有固定连接传感器9的连接螺孔，加载盘3下面圆柱体内开有连接传感器9的盲孔(图6)。下面以微型骨骼二维应力传感器为例，对标定方法和步骤进行说明，微型骨骼二维应力传感器结构示意图如图7所示，微型骨骼二维应力传感器可以实现对骨骼的轴向拉压力和径向剪切力的测量，因此需要对轴向和径向两个方向进行标定。为了实现对水平面内x、y方向的力作标定，采取如下的技术方案如图4所示，由于χ方向和y方向所标定的力仅在方向上相差90°，只需要将传感器9转换一个90°的方向，既可以实现对χ方向和y方向的标定。标定步骤如下首先通过螺栓4将传感器9固定在基座1上，然后将标定装置的底盘2固定在水平面上，螺栓4通过底盘2上的四个孔连接在水平面上，起到对整个装置固定的作用。在对传感器9标定的时候，将悬重线7拴在传感器9的凸台上，悬重线采用的是羽毛球拍上的线，这样的线在拉力作用下变形很小，同时可以承受很大的力，悬重线7的另外一端用于连接挂钩砝码6，加载的时候依次将挂钩砝码6挂在悬重线上，卸载的时候可以方便地将砝码依次取下，用应变仪8采集整个传感器9的输出应变值，以此完成对水平面上χ方向和y方向的标定，由于悬重线7很轻，重量可以忽略不计。由于采用的是悬重法，在标定的时候，方向是靠重力来控制的，因此标定方向准确。如果需要更改方向，可以将传感器9移动90°进行标定，基座1上有四个螺纹孔，四个螺纹孔在同一个圆上，水平的两个孔和竖直的两个孔互相垂直。对于标定垂直面上ζ方向，采取如下的技术方案如图5所示，将传感器9固定在基座1上，用螺栓4进行固定，同时将基座1水平放置在水平面上。把加载盘3放在传感器9的凸台上面，由于加载盘3上面开的盲孔的大小和传感器9的凸台直径相同，两者是过渡配合，这样将使整个托盘的重量完全加载到传感器9上，托盘的重量为1KG，为最小加载力，可以根据需要进行修改托盘的重量。初始加载的值即为托盘的重量。随后的加载过程中，将平板砝码5依次加载到托盘上，由于平板砝码5是平板形状的，可以依次叠加在托盘上，加载方便。在加载和卸载过程中，用应变仪8记录传感器9的应变。这样就完成了对ζ方向的标定。
权利要求1.一种微型三维力传感器标定装置，包括基座(1)、底盘(2)、加载盘(3)、平板砝码 (5 )、挂钩砝码(6 )、悬重线(7 )和应变仪8，其特征在于所述基座(1)和底盘(2 )通过螺栓 (4)连接，且基座(1)和底盘(2)相互垂直，基座(1)上设有固定连接传感器(9)的连接螺孔，所述加载盘(3)下面圆柱体内开有连接传感器(9)的盲孔。
2.根据权利要求1所述的微型三维力传感器标定装置，其特征在于在标定水平面内 X、y方向的力时，所述底盘(2)固定在水平面上，传感器(9)固定在基座(1)上，悬重线(7) 一端拴在传感器(9 )的凸台上，另外一端连接挂钩砝码(6 )，传感器(9 )连接应变仪(8 )。
3.根据权利要求1所述的微型三维力传感器标定装置，其特征在于在标定垂直平面内ζ方向的力时，所述基座(1)水平放置在水平面上，传感器(9 )固定在基座(1)上，加载盘 (3)放在传感器(9)的凸台上面，且加载盘(3)上面的盲孔与传感器(9)上的凸台过渡配合连接，加载盘(3 )上面放置平板砝码(5 )，传感器(9 )连接应变仪(8 )。
专利摘要本实用新型涉及一种微型三维力传感器标定装置，包括基座、底盘、加载盘、平板砝码、挂钩砝码、悬重线，应变仪，基座和底盘通过螺栓连接，且基座和底盘相互垂直，基座上设有固定连接传感器的连接螺孔，所述加载盘下面圆柱体内开有连接传感器的盲孔。本实用新型结构简单，操作方便，实现对微型力传感器的高精度标定；采用悬挂砝码和托盘，标定精度高。
文档编号G01L25/00GK202133503SQ20112020419
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者付婷婷, 朱坚民, 朱欢欢, 杜鹏, 杨帆, 王军, 赵福旺 申请人:上海理工大学