力传感器性能测试装置及其使用方法与流程

本发明涉及属于工业自动化装置和测试技术领域，特别是涉及一种力传感器性能测试装置及其使用方法。

背景技术：

常用的力传感器性能测试是采用砝码加载的方式，现有的技术的缺点是：砝码大或多，加载的速度慢，效率相对比较低。由于没有专门用于检测压力传感器的线性、滞后、灵敏度、零点等性能的测试装置，无法精准判断力传感器的好坏，且容易受到测试者的主观因素影响，测试的准确度不稳定，降低了工作效率。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种精准实用、效率较高的力传感器性能测试装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种力传感器性能测试装置，包括测试模块与控制模块，所述测试模块包括相连接的动力机构、导向机构、测试工装、对比传感器，所述控制模块包括控制器和处理器，其中，所述处理器与所述对比传感器、处理器连接，所述控制器与所述动力机构连接；所述测试工装包括上板、中板、底板、立柱、加力框架、滚珠丝杠，所述上板、中板、立柱围成测量区，所述中板、底板、立柱围成力值发生区，所述上板与对比传感器连接，所述加力框架设于所述中板处，所述加力框架向下经所述力值发生区分别与所述滚珠丝杠、导向机构、动力机构相连接。

优选的是，所述的力传感器性能测试装置，其中，所述动力机构包括伺服电机、联轴器、减速机。

优选的是，所述的力传感器性能测试装置，其中，所述导向机构包括传力杆、导柱、导向孔。

优选的是，所述的力传感器性能测试装置，其中，所述控制模块还包括与所述控制器、处理器连接的计算机。

优选的是，所述的力传感器性能测试装置，其中，还包括外围设备，所述外围设备包括打印机和显示屏，所述打印机和显示屏分别与所述计算机、处理器连接。

本案还提供了一种力传感器性能测试装置的使用方法，其用于对待测传感器进行测试，所述使用方法包括：

步骤1：设置所述动力机构的转速为2500转/分钟-3000转/分钟，变速比为1:150-1：100，所述导向机构的导程为2mm-5mm；

步骤2：将所述待测传感器放至所述测试工装上；

步骤3：根据所述待测传感器，选取所述待测传感器量程，进行线性测试；

步骤4：通过所述处理器获取并处理所述对比传感器的测试数据，根据所述处理器的处理结果，确认出控制指令，采用所述控制器将所述控制指令输出给所述动力机构；

步骤5：根据所述控制指令调整所述动力机构、导向机构的参数，对所述待测传感器进行二次线性测试，通过所述处理器获取并处理所述对比传感器的二次测试数据，根据所述二次测试数据计算出所述待测传感器的线性、滞后、灵敏度、零点。

本发明的有益效果：控制器输出信号经动力机构将信号给伺服电机，伺服电机输出扭矩给导向机构、测试工装，产生力值，伺服电机转动角度经对比传感器、处理器检测反馈给控制器，实现闭环控制；根据测试数据，加载以及卸载，计算出待测传感器线性以及重复性；且测试工装的结构设计比较简单合理，比较容易加载待测传感器，以进行测试，加载速度快，效率相对比较高，不受外界环境因素的影响。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的力传感器性能测试装置的示意图；

图2为本发明另一实施例所述的力传感器性能测试装置的示意图；

图3为本发明另一实施例所述的力传感器性能测试数据的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-2所示，本实施例提供了一种能检测力传感器静态性能指标的力传感器性能测试装置，可以解决大量程传感器生产过程中性能测试(包括线性、重复性、零点、灵敏度)，测试装置包括测试模块100与控制模块200，所述测试模块100包括相连接的动力机构1、导向机构2、测试工装3、对比传感器4，控制模块200包括控制器5和处理器6，其中，处理器6与对比传感器4、处理器6连接，所述控制器5与动力机构1连接；测试工装3包括上板31、中板32、底板33、立柱34、加力框架35、滚珠丝杠36，上板31、中板32、立柱34围成测量区，中板32、底板33、立柱34围成力值发生区，上板31与对比传感器4连接，加力框架35设于中板32处，加力框架35向下经所述力值发生区分别与滚珠丝杠36、导向机构2、动力机构1相连接。控制器5输出信号经动力机构1将信号给伺服电机，伺服电机输出扭矩给导向机构2、测试工装3，产生力值，伺服电机转动角度经对比传感器4、处理器6检测反馈给控制器5，实现闭环控制；且测试工装3的结构设计比较简单合理，比较容易加载待测传感器，以进行测试，不受外界环境因素的影响。此测试设备是机械型的，加载速度快，效率相对比较高。通过闭环测试的方式，保证了所加载荷与要求载荷差值在测试设备精度范围内，实现了用该测试设备做线性、滞后、灵敏度以及零点测量；测试装置整体构架可以为钢结构。

动力机构1包括伺服电机、联轴器、减速机。导向机构2包括传力杆、导柱、导向孔。伺服电机经联轴器输入给减速机，减速机换向后传给滚珠丝杠36，滚珠丝杠36将回转运动转变为直线运动，滚珠丝杠36将力值加到加力框架35上，加力框架35上方安放待测传感器，待测传感器通过传力杆将力传给对比传感器4，力值大小由对比传感器4读出。

控制模块200还包括与控制器5、处理器6连接的计算机。

还包括外围设备，外围设备包括打印机和显示屏，打印机和显示屏分别与所述计算机、处理器6连接，分别用于打印相关测试报告，数据显示。显示屏可以是触控屏。

本案还提供了一种力传感器性能测试装置的使用方法，其用于对待测传感器进行测试，使用方法包括：

步骤1：设置动力机构1的转速为2500转/分钟-3000转/分钟，变速比为1:150-1：100，导向机构2的导程为2mm-5mm；

步骤2：将待测传感器放至所述测试工装3上；

步骤3：根据待测传感器，选取待测传感器量程，进行线性测试；

步骤4：通过处理器6获取并处理比对传感器的测试数据，根据处理器6的处理结果，确认出控制指令，采用控制器5将所述控制指令输出给所述动力机构1；

步骤5：根据控制指令调整所述动力机构1、导向机构2的参数，对待测传感器进行二次线性测试，通过处理器6获取并处理所述比对传感器的二次测试数据，根据所述二次测试数据计算出待测传感器的线性、滞后、灵敏度、零点。

上述步骤2中，测试设备由零载荷加载至理论值f1载荷，测试设备停止加载；判断实际力值f与f1的差值δf是否大于测试设备的精度f1-δf1；如果δf大于f1-δf1，以极其缓慢速度实现动态加载，动态加载力值精度在千分之二以内；如果δf小于f1-δf1，停止加载，可以开始进行测试。

具体地，如图3所示，x轴为测试负荷值，y轴为输出数据值，通过触控屏选定加载方式（一级、三级、五级、七级），然后在计算机的操作界面选择线性测试程序，记录各点的测试数据，然后根据如下公式计算线性滞后和灵敏度，最后通过打印机打印出测试报告；

lin（a1点）=（a1-（（g1-a1）/（g-a）*a+a1））/（g1-a1）*100%

lin（b1点）=（b1-（（g1-a1）/（g-a）*b+a1））/（g1-a1）*100%

lin（c1点）=（c1-（（g1-a1）/（g-a）*c+a1））/（g1-a1）*100%

lin（d1点）=（d1-（（g1-a1）/（g-a）*d+a1））/（g1-a1）*100%

lin（e1点）=（e1-（（g1-a1）/（g-a）*e+a1））/（g1-a1）*100%

lin（f1点）=（f1-（（g1-a1）/（g-a）*f+a1））/（g1-a1）*100%

lin（g1点）=（g1-（（g1-a1）/（g-a）*g+a1））/（g1-a1）*100%

lin（h1点）=（h1-（（g1-a1）/（g-a）*h+a1））/（g1-a1）*100%

lin（i1点）=（i1-（（g1-a1）/（g-a）*i+a1））/（g1-a1）*100%

lin（j1点）=（j1-（（g1-a1）/（g-a）*j+a1））/（g1-a1）*100%

lin（k1点）=（k1-（（g1-a1）/（g-a）*k+a1））/（g1-a1）*100%

lin（l1点）=（l1-（（g1-a1）/（g-a）*l+a1））/（g1-a1）*100%

lin（m1点）=（m1-（（g1-a1）/（g-a）*m+a1））/（g1-a1）*100%

hyst（a1点）=（m1-a1）/（g1-a1）*100%

hyst（b1点）=（l1-b1）/（g1-a1）*100%

hyst（c1点）=（k1-c1）/（g1-a1）*100%

hyst（d1点）=（j1-d1）/（g1-a1）*100%

hyst（e1点）=（i1-e1）/（g1-a1）*100%

hyst（f1点）=（h1-f1）/（g1-a1）*100%

lin_up取lin（a1点）到lin（m1点）中绝对值最小的那个值。

lin_down取lin（a1点）到lin（m1点）中绝对值最大的那个值。

hyst取hyst（a1点）到hyst（g1点）中绝对值最大的那个值。

sensitivity=（g1-a1）/（g-a）*传感器额定容量（kn）*1000/g。

例如，测试程序pro_lin_3p的测试过程：线性测试0,100%,0。当加载0级时，记录零点的测试数据（取值个数5个数，每次取值时间间隔500ms，记录的数值为5个数的平均值）。加载1级（7000n），等待7s，记录测试数据，卸载到第0级，等待5s，记录测试数据，计算线性、滞后、零点以及灵敏度，结束。

测试程序pro_lin_7p的测试过程：线性测试0,33.33%,66.66%,100%,66.66%,33.33%,0。当加载0级时，记录零点的测试数据（取值个数5个数，每次取值时间间隔500ms，记录的数值为5个数的平均值）。加载1级，等待7s，记录测试数据，加载2级，等待7s，记录测试数据，加载3级（7000n），等待7s，记录测试数据，卸载到第2级，等待5s，记录测试数据，卸载到第1级，等待5s，记录测试数据，卸载到第0级，等待5s，记录测试数据，计算线性、滞后、零点以及灵敏度，结束。

测试程序pro_lin_11p的测试过程：线性测试0,20%,40%,60%，80%，100%,80%,60%,40%,20%，0。当加载0级时，记录测试数据（取值个数5个数，每次取值时间间隔500ms，记录的数值为5个数的平均值），加载1级，等待7s，记录测试数据，加载2级，等待7s，记录测试数据，加载3级，等待7s，记录测试数据，加载4级，等待7s，记录测试数据，加载5级（7000n）时，等待7s，记录测试数据，卸载至4级时，等待5s，记录测试数据，卸载至3级时，等待5s，记录测试数据，卸载至2级时，等待5s，记录测试数据，卸载至1级时，等待5s，记录测试数据，卸载至0级时，等待5s，记录测试数据。计算线性、滞后、零点以及灵敏度，结束。

测试程序pro_lin_15p的测试过程：线性测试0,1kn,2kn,3kn,4kn,5kn,6kn,7kn,6kn,5kn,4kn,3kn,2kn,1kn,0。当加载0级时，记录零点的测试数据（取值个数5个数，每次取值时间间隔500ms，记录的数值为5个数的平均值）。加载1级，等待7s，记录测试数据，加载2级，等待7s，记录测试数据，加载3级，等待7s，记录测试数据，加载4级，等待7s，记录测试数据，加载5级，等待7s，记录测试数据，加载6级，等待7s，记录测试数据，加载7级（7000n），等待7s，记录测试数据，卸载到第6级，等待5s，记录测试数据，卸载到第5级，等待5s，记录测试数据，卸载到第4级，等待5s，记录测试数据，卸载到第3级，等待5s，记录测试数据，卸载到第2级，等待5s，记录测试数据，卸载到第1级，等待5s，记录测试数据，卸载到第0级，等待5s，记录测试数据，计算线性、滞后、零点以及灵敏度，结束。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。