一种弹簧凸轮结构的电阻应变片式压力测量系统的动态响应标定装置的制作方法

本发明属于试验测试技术领域，尤其涉及一种弹簧凸轮的电阻应变片式压力测量系统的动态响应标定装置，提供一个精确已知的标准压力信号，作为输入信号来检验实验系统的动态响应、信号采集的准确性等。

背景技术：

随着科学技术的不断发展,需要进行动态测试、信号采集的领域不断增加。在试验测试过程中经常需要确定的信号作为输入来检验、评价试验系统的动态响应特性、准确性。信号发生器又称信号源，由仪器的核心部分产生，再经过放大、衰减等信号调理环节，最后向仪器外部输出信号。信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。但是信号发生器往往价格昂贵、体积较大、功能固定，应用场合受到一定限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种弹簧凸轮的电阻应变片式压力测量系统的动态响应标定装置。该装置产生一种精确已知的标准压力信号，作为实验系统的信号输入，以此来评价实验系统的动态响应特性及其信号采集的准确性。该装置具有压力信号精确、价格低廉、占据空间小、移植性好的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种弹簧凸轮的电阻应变片式压力测量系统的动态响应标定装置，包括底座、压力传感器、压力弹簧、连接块、压力锤、杠杆、凸轮、导向复位机构；压力传感器的基座固定连接在底座上，连接块固定连接在压力传感器的感应端，压力弹簧的下端固定在连接块上，压力弹簧的上端与压力锤下端相对布置，压力锤的上端与杠杆左端相抵接，杠杆右端与凸轮相抵接，凸轮上安装有用于记录凸轮的角位移的编码器，压力锤滑动设置在导向复位机构上。

进一步的，所述导向复位机构包括固定板、复位弹簧、导向螺栓、螺母，所述固定板固定连接在底座上，固定板中间开通孔，压力锤下端穿过固定板上的通孔，至少两根导向螺栓穿过固定板后与螺母相配合，压力锤滑动套设在导向螺栓上，复位弹簧套装在导向螺栓上，复位弹簧的一端抵住压力锤，另一端抵住固定板。

进一步的，所述导向复位机构还包括限位平板，限位平板套设在导向螺栓上且位于导向螺栓的螺杆头和和压力锤之间，限位平板固定连接在底座上。

进一步的，所述压力锤形状为t型。

进一步的，所述导向螺栓有两组，沿水平方向对称分布。

进一步的，所述凸轮由驱动电机驱动转动。

进一步的，所述凸轮周期性地推动杠杆右端，杠杆左端随之周期性地下压压力锤，压力锤压缩压力弹簧，从而产生压力信号，传递给压力传感器。

本发明的有益效果是：提供了一种机构简洁、成本低廉、具有较好可移植性的压力测试系统评价装置。该装置产生一种已知的标准压力信号，作为实验系统的信号输入，以此来评价实验系统的动态响应特性及其信号采集的准确性。

附图说明

图1是本发明的结构简图；

附图中标记含义如下：底座1、紧固螺栓2、压力传感器3、连接螺栓4、连接块5、固定平板6、压力弹簧7、螺母8、固定板9、复位弹簧10、压力锤11、限位平板12、导向螺栓13、杠杆14、凸轮15、侧板16。

具体实施方式

下面结合示图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参照图1，本发明提供一种弹簧凸轮的电阻应变片式压力测量系统的动态响应标定装置，包括底座1、紧固螺栓2、压力传感器3、连接螺栓4、连接块5、固定平板6、压力弹簧7、固定板8、螺母9、复位弹簧10、压力锤11、限位平板12、导向螺栓13、杠杆14、凸轮15。压力传感器3的基座通过紧固螺栓2固定连接在底座1上，连接块5(连接块5由一根矩形钢管与矩形钢管长度相等、宽度适宜的矩形钢板焊接而成，矩形钢板通过连接螺栓4固定连接在压力传感器3的感应端)固定连接在压力传感器3的感应端，连接块5上端与固定平板6固接。压力弹簧7下端固定在固定平板6上，压力弹簧7上端与压力锤11下端相连，压力弹簧7处于自然状态(即未被压缩或拉伸)；压力锤11上端与杠杆14左端相抵接，杠杆14右端与凸轮15相抵接。凸轮15上安装有用于记录凸轮的角位移的编码器。

进一步的技术方案是，所述导向复位机构包括固定板9、复位弹簧10、导向螺栓13、螺母8，所述固定板9通过侧板16固定连接在底座1上，固定板9中间开通孔，压力锤11下端穿过固定板9上的通孔，至少两根导向螺栓13穿过固定板9后与螺母8相配合，压力锤11滑动套设在导向螺栓13上，复位弹簧10套装在导向螺栓13上，复位弹簧10的一端抵住压力锤11，另一端抵住固定板9。所述导向复位机构还包括限位平板12，用于限制压力锤11上下振动的距离；限位平板12套设在导向螺栓13上且位于导向螺栓13的螺杆头和和压力锤11之间，限位平板12通过侧板16固定连接在底座1上。

设置复位弹簧10的目的是：一是可以让压力锤11迅速地复位；二是如果没有复位弹簧10，压缩弹簧7将会始终是处于压缩状态。复位弹簧10的存在可以让不工作的时候弹簧7处于自然状态。另外，更重要的是复位弹簧10的存在可以减小装置在工作过程中因为压力锤11的惯性带来的系统误差或信号干扰，尤其当杠杆14通过压力锤11取压缩压力弹簧7时，这个过程存在加速度，由于惯性的原因，可能会使实际的压缩量比根据凸轮转角、杠杆比计算出来的压缩量要大，复位弹簧10在一定程度上可以减小这个误差。

进一步的技术方案是，导向螺栓13有两组，沿水平方向对称分布。

进一步的技术方案是，凸轮15旋转周期性地推动杠杆14右端，杠杆14左端随之周期性地下压压力锤11，压力锤11压缩压力弹簧7，从而产生压力信号，传递给压力传感器7。

进一步的技术方案是，凸轮15安装在凸轮轴上，凸轮轴由驱动电机驱动。

当实验开始时，开启驱动电机，驱动电机驱动凸轮15旋转。凸轮15周期性地推动杠杆14右端，杠杆14的左端随之周期性地下压压力锤11，压力锤11压缩压力弹簧7。压力弹簧7将压力传递给连接块5，并经过连接螺栓4以弯矩的形式传递给压力传感器3。压力传感器3输出一个压力信号，以此作为整个实验系统的输入信号，用于验证整个实验系统的动态相应特性及其信号采集的准确性。在实验过程中，凸轮15旋转的每一个角度都对应杠杆14右端的一个竖直位移，从而也对应杠杆14左端的一个竖直位移。杠杆14左端的每一个竖直位移又对应一个压力锤的竖直位移，也就是对应一个相应的压力弹簧压缩量，通过弹簧的压缩量可以计算出相应的压力大小而编码器用于记录凸轮的角位移。所以综上所述，编码器记录的每一个凸轮的角位移都与一个精确已知大小的压力信号相对应。因此整个装置的应变压力产生的是一个精确已知的压力信号。

所述装置可对不同压力范围的实验要求进行调节，且调节方式多样：调节凸轮的位置，来调节杠杆比，从而调节产生的压力范围；更换不同弹性系数的压力弹簧。通过压力弹来传递压力给压力传感器，一方面对压力锤11的冲击起一定的缓冲作用，避免了对压力传感器的刚性冲击，延长传感器的工作寿命，另一方面可模拟振荡压力信号的产生，且压力信号大小与凸轮15的旋转角度一一对应，因此可以以此标准压力信号作为输入信号输入实验系统，以此来检验实验系统的动态响应特性及其信号采集的准确性。本发明所涉及的机械装置具有结构简单、成本低、使用寿命长、操作简单、压力范围可调以及可移植性好的特点。