微力传感器标定装置

1.本实用新型涉及一种微力传感器标定装置。


背景技术：

2.微力传感器是能够感知微小压力信号，并按照一定规律将压力信号转化为可用的输出电信号的器件或装置，被广泛应用于智慧医疗、水利水电、航空航天等众多行业。
3.微力传感器的标定，即通过标定实验建立输入传感器的标准大小的力与输出电信号之间的关系，并通过对采集数据进行排除误差、拟合等处理，得到力传感器一定的规律特性。压力传感器的静态特性指的是当传感器受到静态的输入压力信号时，传感器产生的输出量与输入量之间所具有的相互关系，此时压力传感器的输入量和输出量与时间无关。而传感器的动态特性指的是当输入的压力信号变化时压力传感器的输出特性。在认定传感器固有频率极大且本身无阻尼的情况下，压力传感器的静态特性可以等同于动态特性。但随着被测压力随着时间变化，不同传感器对于输入压力变化的响应信号可能与静态标定时出现严重误差。因此，当厂家仅提供传感器静态标定结果时，显然无法满足传感器动态测量的需要，因此，微力传感器的动态标定就显得尤为重要。
4.此外，对于微力传感器进行标定（即确定传感器的测量精度），对于标定装置的精度要求应比被测微力传感器的精度高一个数量级才能够得到较为理想、可靠的标定结果。因此，对于微力传感器标定装置对于传感器施加的压力，需通过力学结构或误差补偿来尽可能地减小其与传感器所受实际压力之间的误差。
5.当前，压力传感器的标定主要采取活塞式压力计对于压力传感器进行标定。但由于活塞式压力计存在转速不高、机器大且重，操作不易；排气不连续，易造成气流脉动；运转时有较大的震动，容易对于传感器的标定传感器产生干扰。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种微力传感器标定装置。
7.本实用新型解决技术问题所采用的方案是，一种微力传感器标定装置，包括上壳体、下壳体、压板、用于对压板施加压力的施力件，所述压板套装在上壳体上端并在竖向与其滑动配合，压板下侧面中部设置有压杆，下壳体上设置有供压杆贯穿的导向孔，所述压杆下端安装有接触头，接触头与压杆可拆连接；
8.所述下壳体上侧面中部设置有放置槽，放置槽插设有可更换模块，可更换模块上侧面中部开设有用于安装压力传感器的凹槽或凸起，压力传感器通过导线将所产生信号输出到采集卡上进行数据采集；
9.所述施力件对压板施加压力使压杆通过接触头对压力传感器施加压力。
10.进一步的，所述接触头包括点接触头、线接触头、面接触头，点接触头呈倒锥形，下端设置有点触面，线接触头呈三角柱型，线接触头一侧边朝向形成线触面，面接触头呈半圆柱型，半圆柱型的圆弧面朝下，形成触面。
11.进一步的，所述上壳体、下壳体经螺栓连接。
12.进一步的，所述上壳体上端竖直安装有保持架，压板为矩形板，保持架设置四个分别位于压板的四个角部对压板进行限位导向。
13.进一步的，所述施力件为伺服电机、丝杆，所述伺服电机安装于下壳体底部内腔，伺服电机竖直设置四个，分别位于压板四个角部的正下方，压板四个角部均竖直开设有螺纹孔，每个螺纹孔内均安装有与其螺纹配合的丝杆，丝杆下端穿设上壳体、下壳体后经联轴器连接对应的伺服电机的输出轴，丝杆上端经轴承座安装在上壳体上。
14.进一步的，所述下壳一侧安装有与显示屏、控制面板，控制面板上设置有复位按钮、加压按钮、减压按钮，压力传感器、显示屏、伺服电机均与控制面板电性连接，显示屏用于显示实时施加压力大小，加压按钮通过伺服电机使压板下降增大施加压力，减压按钮通过伺服电机使压板上升减小施加压力。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：结构简单，体积小、重量轻，用料环保，易于维修，可根据传感器的不同形状及不同工作状态对接触头及可更换模块进行更换，能够广泛适用于不同压力传感器的标定。
附图说明
16.下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。
17.图1为本装置实施结构示意图一。
18.图2为本装置实施结构示意图二。
19.图中：1-下壳体；2-上壳体；3-沉头孔；4-保持架；5-压板；6-压杆；7-接触头；8-可更换模块；9-伺服电机；10-联轴器；11-丝杆；12-轴承座；13-凹槽；14-显示屏；15-控制面板；16-复位按钮；17-加压按钮；18-减压按钮。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
21.如图1-2所示，一种微力传感器标定装置，包括上壳体2、下壳体1、压板、用于对压板5施加压力的施力件，所述压板套装在上壳体上端并在竖向与其滑动配合，压板下侧面中部设置有压杆6，下壳体上设置有供压杆贯穿的导向孔，所述压杆下端安装有接触头7，接触头与压杆可拆连接；
22.所述下壳体上侧面中部设置有放置槽，放置槽插设有可更换模块8，可更换模块上侧面中部开设有用于安装压力传感器的凹槽13或凸起，压力传感器通过导线将所产生信号输出到采集卡上进行数据采集；各个可更换模块上的凹槽或凸形状不同，以应对不同工况，为使传感器能够紧密贴合凹槽底部或凸起结构，可根据需求进行凹槽、凸起形状的更换，形状包括但不限于半圆柱体、长方体；
23.所述施力件对压板施加压力使压杆通过接触头对压力传感器施加压力；
24.当压电薄膜传感器受到接触头施加的压力时，压力传感器将向外输出相应的电荷量，并通过线束将所产生电压信号输出到采集卡上进行数据采集；通过多次测量与数据拟合，可得到与此时砝码施加的压力对应的压电传感器的输出量。
25.在本实施例中，所述接触头包括点接触头、线接触头、面接触头，点接触头呈倒锥形，下端设置有点触面，线接触头呈三角柱型，线接触头一侧边朝向形成线触面，面接触头呈半圆柱型，半圆柱型的圆弧面朝下，形成触面。接触头可根据不同工作状态更换，达到点接触、线接触、面接触的效果，以应对不同工况可适用于不同工作状态下的传感器标定。
26.在本实施例中，所述上壳体、下壳体经螺栓连接，拆装方便，上壳体与下壳体内部均布置了沉头孔3，用于嵌入螺栓以连接上下壳体，以防止因上下壳体的相互滑动而对传感器标定结果产生干扰。
27.在本实施例中，所述上壳体上端竖直安装有保持架4，压板为矩形板，保持架设置四个分别位于压板的四个角部对压板进行限位导向，防止标定平台因不稳定而对传感器标定结果产生干扰。
28.施力件为伺服电机9、丝杆11。所述伺服电机安装于下壳体底部内腔底部的底板，保证丝杆两端的稳定，在转动过程中不发生偏移伺服电机竖直设置四个，分别位于压板四个角部的正下方，压板四个角部均竖直开设有螺纹孔，513每个螺纹孔内均安装有与其螺纹配合的丝杆，丝杆下端穿设上壳体、下壳体后经联轴器10连接对应的伺服电机的输出轴，丝杆上端经轴承座12安装在上壳体上；采用四个滚珠丝杆结构对于传感器施加压力，使其压板施加压力时保持作用力竖直向下，同时也能防止压杆在受到较大的压力时发生倾斜导致施加的实际压力与传感器所受压力不一致的情况出现，具有精准、易于控制的优点。
29.施力件为伺服电机、丝杆时，下壳一侧安装有与显示屏14、控制面板15，控制面板上设置有复位按钮16、加压按钮17、减压按钮18，压力传感器、显示屏、伺服电机均与控制面板电性连接，显示屏用于显示实时施加压力大小，加压按钮通过伺服电机使压板下降增大施加压力，减压按钮通过伺服电机使压板上升减小施加压力,可任意设置压板的初始位置并通过复位按钮驱动电机使压板还原位置。
30.本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
31.在本专利的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
32.上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。