解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法
【专利摘要】本发明提供一种解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法。安装时多元应变式力测量传感器的几何中心要与标定台所规定的加载的坐标原点一致，现有方法一般采用铅垂吊线、直尺等工具测量，受操作人员能力、操作角度、光照等客观条件影响较大。本发明提供的解决的步骤如下：将多元应变式力测量传感器安装在标定台上并粗定位；沿某一坐标轴对多元应变式力测量传感器对称加载并调节角度和平移，使与加载力方向垂直的各测量元的输出为0；沿另一坐标轴对称加载并重复这一过程，直至对称加载时多元应变式力测量传感器各元输出均为0。本发明能针对已有系统解决解决多元应变式力测量传感器在标定台上的定位问题，无需针对单个传感器增加新的定位机构，保证定位的结果可靠，而且实施方便，适应性广，成本低。
【专利说明】解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械设计-风洞/水洞试验【技术领域】，涉及一种解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法。
【背景技术】
[0002]多元应变式力测量传感器可以应用于风洞及水洞试验。以风洞试验为例，测力试验是风洞试验中最基本的试验项目，多元应变式力测量传感器是风洞试验时最重要的测量装置，可以测量飞行器模型在试验状态下所收到的多元综合气动载荷。在进行风洞试验前，要对多元应变式力测量传感器进行标定，方法是施加模拟风洞试验时受力状态的载荷，找到载荷的值和多元应变式力测量传感器的电压信号输出的对应关系。
[0003]为了得到更准确的计算数据，要采用可以对多元应变式力测量传感器的变形进行补偿的标定方法，标定时，通过调整标定台，使多元应变式力测量传感器的回到初始状态，保持施加载荷的方向始终与多元应变式力测量传感器的体轴系一致。
[0004]安装时多元应变式力测量传感器的几何中心要与标定台所规定的加载的坐标原点一致，现有方法一般采用铅垂吊线、直尺等工具测量，受操作人员能力、操作角度、光照等客观条件影响较大。标定台的加载机构往往是固定的，不能根据多元应变式力测量传感器安放的位置进行调整；标定台要用于多台尺寸和外形差异很大的多元应变式力测量传感器，标定台上往往不能有针对多台传感器的定位基准；而且能同时沿多个坐标轴施加较大载荷(数百公斤)的标定设备空间尺度往往达到10米级:将多元应变式力测量传感器在标定台上定位就十分困难。
[0005]现代机械设计对试验数据精准度的要求不断提高，例如，对风洞试验中模型所受气动载荷的测量结果是现代飞机设计过程中的重要参考依据。作为风洞试验中核心的力/力矩测量装置，多元应变式力测量传感器的标定的准确性直接影响试验数据的可信度。而多元应变式力测量传感器在标定台上安装的位置将直接影响标定结果的准确度。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是:提出一种针对现有系统解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，以使多元应变式力测量传感器在标定过程中所受的载荷的加载点和方向与计算所采用的真值一致，即与多元应变式力测量传感器的体轴系坐标轴重合，提高标定得到公式的准确性，且实施方便，适应性广，成本低。
[0007]本发明的发明目的是这样实现的:
解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，其步骤包括:将多元应变式力测量传感器安装在标定台上并进行基础调整，沿某一坐标轴对多元应变式力测量传感器对称加载并调节角度和平移，使与加载力方向垂直的各测量元的输出为O ;沿另一坐标轴对称加载并重复这一过程，直至对称加载时多元应变式力测量传感器各元输出均为O。
[0008]所述的解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，为了保证上述标定工作状态下，加载载荷的方向与该应变式力测量传感器使用状态下的坐标系坐标轴重合，采用的方法如下:
(I)同时对上述传感器加载沿上述坐标系Z坐标轴正负方向的力，且此2力的数值大小相等。先围绕上述坐标系Y轴及X轴调整上述传感器的角度，使加载时上述传感器MY及MX元的输出与未加载时一致，即二者的差值小于该种多元应变式力测量传感器使用状态下的零漂值标准；此后将上述传感器沿Y轴及X轴平移，使加载时上述传感器Y元及X元的输出与未加载时一致；
(2)同时对上述传感器加载沿上述坐标系X坐标轴正负方向的力，且此2力的数值大小相等，先围绕上述坐标系Z轴调整上述传感器的角度，使加载时上述传感器MZ元的输出与未加载时一致；此后将上述传感器沿Z轴平移,使加载时上述传感器Z兀输出与未加载时一致；
(3)重复上述(I)(2)过程，直至上述方法在X坐标轴及Z坐标轴加载正负方向，数值大小相等的力后，各元输出均与加载前一致，此时调整完成。
[0009]所述的解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，所述的基础调整为以下工作状态:
(1)应变式力测量传感器安装在标定台上，目测保证传感器的安装方向与使用状态一致，上述状态下力测量传感器的具有调整活动端位置的空间，标定工作状态下对上述应变式力测量传感器加载的力和力矩及其组合，通过与应变式力测量传感器的活动端固定连接的加载架，传递给应变式力测量传感器；
(2)在(I)的状态下，对应变式力测量传感器的活动端加载空间正交直角坐标系中的多元力或力矩，同时加载多达3个方向的力，或由力的组合产生的力矩,或力和力矩的组合。且每元力或力矩均向坐标系正负两个方向加载；
(3)上述标定台为不同外形尺寸及量程的应变式力测量传感器进行标定；
(4)上述标定台和加载架的刚度远大于应变式力测量传感器；
(5)力的加载点沿着其加载的方向移动，以适应不同尺寸的应变式力测量传感器。
[0010]有益效果:
针对已有系统解决解决多元应变式力测量传感器在标定台上的定位问题，无需针对单个传感器增加新的定位机构，保证定位的结果可靠，而且实施方便，适应性广，成本低。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:
附图1为本发明的结构示意图。
[0012]附图2为附图1的A-A视图。
[0013]【具体实施方式】:
实施例1
解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，其步骤包括:将多元应变式力测量传感器安装在标定台上并进行基础调整，其特征是:沿某一坐标轴对多元应变式力测量传感器对称加载并调节角度和平移，使与加载力方向垂直的各测量元的输出为O ;沿另一坐标轴对称加载并重复这一过程，直至对称加载时多兀应变式力测量传感器各兀输出均为O。
[0014]实施例2 实施例1所述的解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，所述的基础调整:为了保证上述标定工作状态下，加载载荷的方向与该应变式力测量传感器使用状态下的坐标系坐标轴重合，采用的方法如下:
(1)同时对上述传感器加载沿上述坐标系Z坐标轴正负方向的力，且此2力的数值大小相等。先围绕上述坐标系Y轴及X轴调整上述传感器的角度，使加载时上述传感器MY及MX元的输出与未加载时一致，即二者的差值小于该种多元应变式力测量传感器使用状态下的零漂值标准；此后将上述传感器沿Y轴及X轴平移，使加载时上述传感器Y元及X元的输出与未加载时一致；
(2)同时对上述传感器加载沿上述坐标系X坐标轴正负方向的力，且此2力的数值大小相等，先围绕上述坐标系Z轴调整上述传感器的角度，使加载时上述传感器MZ元的输出与未加载时一致；此后将上述传感器沿Z轴平移,使加载时上述传感器Z兀输出与未加载时一致；
(3)重复上述(I)(2)过程，直至上述方法在X坐标轴及Z坐标轴加载正负方向，数值大小相等的力后，各元输出均与加载前一致，此时调整完成。
[0015]实施例3:
实施例1或2所述的解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，所述的基础调整为以下工作状态:
(1)应变式力测量传感器安装在标定台上，目测保证传感器的安装方向与使用状态一致，上述状态下力测量传感器的具有调整活动端位置的空间，标定工作状态下对上述应变式力测量传感器加载的力和力矩及其组合，通过与应变式力测量传感器的活动端固定连接的加载架，传递给应变式力测量传感器；
(2)在(I)的状态下，对应变式力测量传感器的活动端加载空间正交直角坐标系中的多元力或力矩，同时加载多达3个方向的力，或由力的组合产生的力矩,或力和力矩的组合。且每元力或力矩均向坐标系正负两个方向加载；
(3)上述标定台为不同外形尺寸及量程的应变式力测量传感器进行标定；
(4)上述标定台和加载架的刚度远大于应变式力测量传感器；
(5)力的加载点沿着其加载的方向移动，以适应不同尺寸的应变式力测量传感器。
[0016]实施例4:
基于现有系统一种针对现有系统解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，在加载前将应变式力测量传感器6的固定端安装在可以为应变式力测量传感器进行复位的标定台台体7上，目测保证传感器的安装方向与使用状态一致，上述状态下力测量传感器的活动端空间位置可以调整，标定工作状态下对上述应变式力测量传感器加载的力和力矩及其组合通过与应变式力测量传感器的活动端固定连接的加载架5，传递给应变式力测量传感器。
[0017]为了保证上述标定工作状态下，加载载荷的方向与该应变式力测量传感器使用状态下的坐标系坐标轴重合，步骤如下:
(I)通过Z方向的标定台加载机构I和标定台加载机构4,同时对上述传感器加载沿上述坐标系Z坐标轴大小相等、方向相反的力。先围绕图示坐标系Y轴(垂直纸面向外)及图示坐标系X轴调整上述传感器的角度，使加载时上述传感器MY及MX元的输出与未加载时一致(即二者的差值小于该种多元应变式力测量传感器使用状态下的零漂值标准)。此后将上述传感器沿Y轴及X轴平移，使加载时上述传感器Y元及X元的输出与未加载时一致；
(2)通过X方向的标定台加载机构2、标定台加载机构3、标定台加载机构8、标定台加载机构9,同时对上述传感器加载沿上述坐标系X坐标轴大小相等、方向相反的力。先围绕上述坐标系Z轴调整上述传感器的角度,使加载时上述传感器MZ兀的输出与未加载时一致。此后将上述传感器沿Z轴平移，使加载时上述传感器Z元输出与未加载时一致。
[0018]重复上述(I) (2)过程，直至上述方法在X坐标轴及Z坐标轴加载正负方向，数值大小相等的力后，各元输出均与加载前一致。此时调整完成。
[0019]实施例5:
如图1所示，在加载前将应变式力测量传感器6的固定端安装在可以为应变式力测量传感器进行复位的标定台台体7上，目测保证传感器的安装方向与使用状态一致，上述状态下力测量传感器的活动端空间位置可以调整，标定工作状态下对上述应变式力测量传感器加载的力和力矩及其组合通过与应变式力测量传感器的活动端固定连接的加载架5，传递给应变式力测量传感器。
[0020]为了保证上述标定工作状态下，加载载荷的方向与该应变式力测量传感器使用状态下的坐标系坐标轴重合，步骤如下:
(I)通过X方向的标定台加载机构2、标定台加载机构3、标定台加载机构8、标定台加载机构9,同时对上述传感器加载沿上述坐标系X坐标轴大小相等，方向相反的力。先围绕上述坐标系Z轴调整上述传感器的角度,使加载时上述传感器MZ兀的输出与未加载时一致。此后将上述传感器沿Z轴平移，使加载时上述传感器Z元输出与未加载时一致。
[0021]通过Z方向的标定台加载机构I和标定台加载机构4，同时对上述传感器加载沿上述坐标系Z坐标轴大小相等、方向相反的力。先围绕图示坐标系Y轴(垂直纸面向外)及图示坐标系X轴调整上述传感器的角度，使加载时上述传感器MY及MX元的输出与未加载时一致(即二者的差值小于该种多元应变式力测量传感器使用状态下的零漂值标准)。此后将上述传感器沿Y轴及X轴平移，使加载时上述传感器Y元及X元的输出与未加载时一致；
(3)重复上述(I)(2)过程，直至上述方法在X坐标轴及Z坐标轴加载正负方向，数值大小相等的力后，各元输出均与加载前一致。此时调整完成。
【权利要求】
1.一种解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，其步骤包括:将多元应变式力测量传感器安装在标定台上并进行基础调整，其特征是:沿某一坐标轴对多元应变式力测量传感器对称加载并调节角度和平移，使与加载力方向垂直的各测量元的输出为O ;沿另一坐标轴对称加载并重复这一过程，直至对称加载时多元应变式力测量传感器各元输出均为O。
2.根据权利要求1所述的解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，其特征是:为了保证上述标定工作状态下，加载载荷的方向与该应变式力测量传感器使用状态下的坐标系坐标轴重合，采用的方法如下: (1)所述的沿某一坐标轴对多元应变式力测量传感器对称加载并调节角度和平移，使与加载力方向垂直的各测量元的输出为O的方法:同时对上述传感器加载沿上述坐标系Z坐标轴正负方向的力，且此2力的数值大小相等；先围绕上述坐标系Y轴及X轴调整上述传感器的角度，使加载时上述传感器MY及MX兀的输出与未加载时一致，即二者的差值小于该种多元应变式力测量传感器使用状态下的零漂值标准；此后将上述传感器沿Y轴及X轴平移，使加载时上述传感器Y兀及X兀的输出与未加载时一致； (2)同时对上述传感器加载沿上述坐标系X坐标轴正负方向的力，且此2力的数值大小相等，先围绕上述坐标系Z轴调整上述传感器的角度，使加载时上述传感器MZ元的输出与未加载时一致；此后将上述传感器沿Z轴平移,使加载时上述传感器Z兀输出与未加载时一致； (3)重复上述(I)(2)过程，直至上述方法在X坐标轴及Z坐标轴加载正负方向，数值大小相等的力后，各元输出均与加载前一致，此时调整完成。
3.根据权利要求2所述的解决多元应变式力测量传感器在标定台上定位的方法，其特征是:所述的基础调整为以下工作状态: (1)应变式力测量传感器安装在标定台上，目测保证传感器的安装方向与使用状态一致，上述状态下力测量传感器的具有调整活动端位置的空间，标定工作状态下对上述应变式力测量传感器加载的力和力矩及其组合，通过与应变式力测量传感器的活动端固定连接的加载架，传递给应变式力测量传感器； (2)在(I)的状态下，对应变式力测量传感器的活动端加载空间正交直角坐标系中的多元力或力矩，同时加载多达3个方向的力，或由力的组合产生的力矩,或力和力矩的组合，且每元力或力矩均向坐标系正负两个方向加载； (3)上述标定台为不同外形尺寸及量程的应变式力测量传感器进行标定； (4)上述标定台和加载架的刚度远大于应变式力测量传感器； (5)力的加载点沿着其加载的方向移动，以适应不同尺寸的应变式力测量传感器。
【文档编号】G01L27/00GK103698086SQ201310679710
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月15日 优先权日:2013年12月15日
【发明者】那鑫晨, 陶爱华, 陈景伟, 李福东, 梁桂范 申请人:中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所