本发明属于力传感器动态标定领域，更具体地，涉及一种力传感器的动态标定压力发生装置。
背景技术：
传感器在设计与制造出来之后，为了保证测量值的可靠性和精确性，也为了保证测量的统一和便于量值的传递，必须使用某种标准仪器对新研制或生产的传感器进行标定。目前厂家在传感器出厂前仅对传感器在其量程范围内的线性度图(静态标定)和灵敏度进行检测，不提供动态灵敏度数据。由于使用环境的影响、安装不当、过载以及运输或储存不当会造成力传感器特性的改变使传感器的实际灵敏度和标定值产生差异。在进行动态力测量时，往往静标动用，力传感器在测量静态力时很可能工作状态良好，性能可靠，但在测量动态力时却失真很大，甚至无法工作，这对以后在动态载荷环境下传感器的使用埋下了隐患。随着科学技术的发展，我们也可以看到静标动用已经不能满足科技发展的要求，极其微小的误差对产品的最终成型也产生极大甚至破坏性的影响，因此为了保证测量精度，对力传感器进行动态标定是很有必要的。
目前有关力传感器动态标定的文献极为少见，在进行动态标定的试验中，最常见的方法是阶跃响应，然而阶跃响应产生标准阶跃力的难度较大，而且阶跃响应法主要求取的是力传感器的瞬态响应，实际使用中，大多数力传感器处于稳态工作状态，用户比较关注更多的是力传感器的动态灵敏度参数，所以采用正弦力动态标定传感器更符合实际需求。
技术实现要素：
针对现有的动态标定技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种正弦力发生装置，该装置能产生频率为300hz以上的正弦力，用以标定力传感器，解决了在使用正弦力进行动态标定时，正弦力发生装置工作频率过低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种力传感器的动态标定压力发生装置，包括压电叠堆、柔性铰链杠杆放大机构、标定工作台、旋转轮盘、导柱、标准力传感器及待标定力传感器，其中，旋转轮盘使标定工作台沿导柱上下滑动，标准力传感器和待标定力传感器通过卡紧机构固定在标定工作台的下表面上，所述柔性铰链杠杆放大机构设置在压电叠堆的上端，所述标定工作台设置在柔性铰链杠杆放大机构的上端；
当有外部交变的激励电压作用于压电叠堆时，压电叠堆的变形通过柔性铰链杠杆放大机构放大并转化为交变载荷作用到标准力传感器和待标定力传感器上。
其中，还包括垫片和底座，所述垫片设置在压电叠堆的下端，所述底座设置在压力发生装置的底端用于支撑整个压力发生装置。
其中，还包括大质量块，所述大质量块设置在压力发生装置的底端用于防止外界对压电叠堆产生的位移造成干扰。
其中，还包括精密丝杠、锁紧螺母、顶梁，所述顶梁垂直连接导柱，所述旋转轮盘通过精密丝杠使标定工作台沿导柱上下滑动，所述锁紧螺母与精密丝杠螺纹连接用于固定精密丝杠与顶梁。
其中，所述柔性铰链杠杆放大机构采用结构对称的单轴圆弧形铰链结构。
本发明的优点在于：
本发明所述的力传感器的动态标定压力发生装置根据系统状态，通过改变交变正弦电压的频率，可形成较低频率的加载，也可形成300hz以上的高频加载，结构简单体积小，比现有的低频正弦力加载装置更适合用于力传感器的动态标定。
附图说明
图1是本发明提供的一种力传感器的动态标定压力发生装置的结构示意图；
图2(a)是柔性铰链杠杆放大机构的结构示意图；
图2(b)是柔性铰链杠杆放大机构的原理图；
图中：
1-旋转轮盘，2-标定工作台，3-待标定力传感器，4-柔性铰链杠杆放大机构，5-压电叠堆，6-垫片，7-底座，8-大质量块，9-导柱，10-标准力传感器，11-精密丝杠，12-锁紧螺母，13-顶梁。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明结构和原理做进一步详细阐述。
参照图1，本发明的力传感器的动态标定压力发生装置包括一个将电能转换为机械能的压电叠堆5作为驱动源，与柔性铰链杠杆放大机构4、标定工作台2、标准力传感器10、待标定力传感器3、旋转轮盘1、导柱9，旋转轮盘1使标定工作台2沿导柱9上下滑动，标准力传感器10和待标定力传感器3通过卡紧机构固定在标定工作台2的下表面上，所述柔性铰链杠杆放大机构4设置在压电叠堆5的上端，所述标定工作台2设置在柔性铰链杠杆放大机构4的上端；
当有外部交变的激励电压作用于压电叠堆5时，压电叠堆5的变形通过柔性铰链杠杆放大机构4放大并转化为交变载荷作用到标准力传感器10和待标定力传感器3上，提取输入输出的幅值比(即力传感器的动态灵敏度)和相位差，便可得到待标定力传感器3在此频率范围内的频率特性。
还包括垫片6和底座7，所述垫片6设置在压电叠堆5的下端，所述底座7设置在压力发生装置的底端用于支撑整个压力发生装置。
还包括大质量块8，所述大质量块8设置在压力发生装置的底端用于防止外界对压电叠堆5产生的位移造成干扰。
还包括精密丝杠11、锁紧螺母12、顶梁13，所述顶梁13垂直连接导柱9，所述旋转轮盘1通过精密丝杠11使标定工作台2沿导柱9上下滑动，所述锁紧螺母12与精密丝杠11螺纹连接用于固定精密丝杠11与顶梁13。
使用一压电叠堆5通以一定频率的正弦交变电压，压电叠堆5由于逆压电效应，在垂直方向会产生交变变形和交变载荷，将该位移通过柔性铰链杠杆放大机构4作用到传感器上，标准力传感器3和待标定力传感器10测得正弦压力后，通过数据处理求其输入输出的幅值比即力传感器的动态灵敏度。
压电叠堆5依靠自身具有的逆压电效应将交变电压转变为交变变形和交变载荷，进而对系统提供驱动力源，但其本身的交变变形和交变载荷并不直接作用到力传感器上。
柔性铰链杠杆放大机构4是为了将压电叠堆5产生的交变变形和交变载荷通过杠杆原理放大，之后再加载到力传感器上。柔性铰链杠杆放大机构4采用一整块的65mn弹簧钢加工而成，这种材料具有较高的抗拉强度和屈服强度，可用于承受高应力的环境中，主要利用其结构中薄弱部分的变形进行运动的传递，当力矩作用在柔性铰链结构上时，其薄弱部分会产生明显的角变形，从而实现位移的放大。
参照图2(a)是柔性铰链杠杆放大机构4的结构示意图。该柔性铰链杠杆放大机构4采用单轴圆弧形铰链结构，其位移的放大和运动的传递主要依靠各个节点的微转动变形，从结构上可以看出，其为对称结构，这种结构的优点在于整体的刚度较大，输出位移在通过左右两边向上传输的过程中，理论上可以完全消除侧向的附加位移，这样就能有效减少机构自身的纵向耦合误差。
参照图2(b)是柔性铰链杠杆放大机构的原理图。当如图所示输入一个位移dm时，通过柔性铰链2的作用，可使杠杆1,9绕柔性铰链1转动，此时杠杆9,10推动杠杆5,13绕柔性铰链13转动，这样就可推动杠杆7,8输出位移dout。
虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。