專利名稱：三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置。 技術(shù)背景隨著航空航天、機(jī)器人、汽車、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，人們對多維振動(dòng)測試提出了越來越高的要求，多維測振傳感器在慣導(dǎo)系統(tǒng)、地震監(jiān)測、地質(zhì)勘探、動(dòng)力設(shè)備故障診斷等諸多領(lǐng)域獲得了越來越多的應(yīng)用。然而，目前國內(nèi)外對于多維測振傳感器校準(zhǔn)尚無統(tǒng)一完善的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，極大限制了多維測振傳感器的應(yīng)用和多維振動(dòng)研究領(lǐng)域的發(fā)展。目前對三維測振傳感器的校準(zhǔn)多采用單維振動(dòng)校準(zhǔn)裝置對三測量軸依次進(jìn)行，而這種方法耗時(shí)較長、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，同時(shí)考慮到三維傳感器各維間的相互耦合，該方法校準(zhǔn)精度較低，且較難得到反映維間耦合關(guān)系的靈敏度矩陣。因此，研制出可對三維測振傳感器三軸向同時(shí)激勵(lì)的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，對測振傳感器校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展及相應(yīng)行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步都具有重要的理論和實(shí)際意義。

實(shí)用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)對三維測振傳感器校準(zhǔn)時(shí)只能采用單維振動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)對三測量軸依次進(jìn)行校準(zhǔn)，存在耗時(shí)長，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，且難以獲得反映維間耦合關(guān)系的靈敏度矩陣的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種能對三維測振傳感器的三測量軸同時(shí)激振、進(jìn)而獲取反映其維間耦合關(guān)系的靈敏度矩陣的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置。三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，所述的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)包括底座，所述的底座上設(shè)有沿χ軸向振動(dòng)的X向電磁振動(dòng)臺(tái)，沿Y軸向振動(dòng)的Y向電磁振動(dòng)臺(tái)， 沿Z軸向振動(dòng)的Z向電磁振動(dòng)臺(tái)，和與三個(gè)電磁振動(dòng)臺(tái)連接的三維振動(dòng)平臺(tái)，被校三維測振傳感器置于所述的三維振動(dòng)平臺(tái)上；其特征在于每個(gè)軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)均配有一個(gè)檢測該軸向振動(dòng)的激光測振儀， 所述的激光測振儀獲取的振動(dòng)信號(hào)輸入數(shù)據(jù)采集器中，所述的數(shù)據(jù)采集器與處理器連接；每個(gè)軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)上均設(shè)有能獲取表征該軸向振動(dòng)臺(tái)實(shí)際振動(dòng)波形的標(biāo)準(zhǔn)傳感器，所述的標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出端與反饋控制器的輸入端連接；所述的反饋控制器另一輸入端與多通道信號(hào)發(fā)生器連接，所述的多通道信號(hào)發(fā)生器發(fā)出多路標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)信號(hào)、并在反饋控制器中與所述的各軸向標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出進(jìn)行相減，所述的反饋控制器得到偏差信號(hào)；所述的反饋控制器輸出的偏差信號(hào)按照控制算法運(yùn)算后輸出到功放組進(jìn)行功率放大、并輸入到對應(yīng)軸向的振動(dòng)臺(tái)中、以驅(qū)動(dòng)對應(yīng)軸向的振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生糾偏運(yùn)動(dòng)；所述的多通道信號(hào)發(fā)生器受控于所述的處理器；所述的被校三維測振傳感器的輸出電壓輸入所述的數(shù)據(jù)采集器中；所述的處理器讀入數(shù)據(jù)采集器所采集的激光測振儀、被校傳感器的輸出信號(hào)，并計(jì)算被校三維測振傳感器的靈敏度矩陣。 進(jìn)一步，X、Y軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件背面設(shè)有激光反射鏡，激光測振儀測量光從X、Y軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)底部入射，各軸向電磁振動(dòng)臺(tái)均設(shè)有允許所述的測量光貫穿、 到達(dá)所述的激光反射鏡的光路通道、以檢測各軸向電磁振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)；Z軸激光反射鏡安裝于Z向電磁振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的表面，所述的Z軸激光反射鏡正對一傾斜放置的輔助反射鏡，Z軸激光測振儀發(fā)出的測量光經(jīng)輔助反射鏡到達(dá)Z軸激光反射鏡，檢測Z軸向電磁振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)；所述的輔助反射鏡通過支架固定于所述的底座。進(jìn)一步，所述的標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出的實(shí)際振動(dòng)波形經(jīng)放大器組放大后輸入所述的反饋控制器中；放大后的實(shí)際振動(dòng)波形經(jīng)多通道數(shù)據(jù)采集器輸入處理器中，處理器存儲(chǔ)該放大后的實(shí)際振動(dòng)波形。進(jìn)一步，每個(gè)軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)均通過與各振動(dòng)臺(tái)對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)解耦裝置與所述的三維振動(dòng)平臺(tái)連接；所述的運(yùn)動(dòng)解耦裝置包括由剛性材料制成的第一邊框和第二邊框，第一邊框和第二邊框相互扣合，所述的第一邊框和第二邊框均由外邊、內(nèi)邊、外邊與內(nèi)邊之間的第一連接側(cè)邊和第二連接側(cè)邊組成，邊框的外邊與內(nèi)邊相對，邊框的內(nèi)邊插入另一個(gè)邊框內(nèi)；所述第一邊框的內(nèi)邊中設(shè)有氣流通道和與所述的氣流通道連通的通氣孔，所述的通氣孔與外界連通；所述的第一邊框的內(nèi)邊與第二邊框的內(nèi)邊和外邊之間均有微小間隙， 所述的微小間隙形成第一邊框內(nèi)邊的氣浮導(dǎo)軌；所述的第二邊框的內(nèi)邊與第一邊框的外邊之間設(shè)有防止所述的第二邊框內(nèi)邊與第一邊框外邊接觸的間隔；所述的氣流通道與外部壓縮空氣源連通；所述的第一邊框的外邊與電磁振動(dòng)臺(tái)連接，所述的第二邊框的外邊與三維振動(dòng)平臺(tái)連接。進(jìn)一步，所述的第一邊框的內(nèi)邊設(shè)有多條氣流通道，每條支流氣道上均勻分布多個(gè)所述的通氣孔。進(jìn)一步，所述的氣流通道包括多條平行設(shè)置的支流氣道和連通所有的支流氣道的干流氣道，所述的干流氣道與所述的外部壓縮空氣源連接，所述的支流氣道一端連通干流氣道，另一端由密封裝置密封。或者，所述的氣流通道一端密封，另一端與所述的外部壓縮空氣源直接連接。進(jìn)一步，邊框?yàn)榫匦慰?、圓形框、橢圓框或梯形框。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思是多通道數(shù)據(jù)采集器可對各軸向激光測振儀、標(biāo)準(zhǔn)傳感器組、被校傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集，通過計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)接米魈幚砥鞯腜C機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；PC機(jī)可通過計(jì)算機(jī)接口對多通道數(shù)據(jù)采集器、多通道信號(hào)發(fā)生器、反饋控制器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制。PC機(jī)讀取數(shù)據(jù)采集器采集的各軸向激光測振儀輸出信號(hào)，計(jì)算各軸向振動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前實(shí)際振動(dòng)位移，轉(zhuǎn)化為實(shí)際振級(jí)，并將各軸向的實(shí)際振級(jí)與預(yù)先設(shè)定的振級(jí)進(jìn)行比較，調(diào)整多通道信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)幅值，實(shí)現(xiàn)對各軸向振動(dòng)臺(tái)振級(jí)的自動(dòng)調(diào)整；反饋控制器通過將多通道信號(hào)發(fā)生器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與各軸向標(biāo)準(zhǔn)傳感器的檢測信號(hào)進(jìn)行求差運(yùn)算得到偏差，經(jīng)控制算法后輸出至功率放大器組，分別驅(qū)動(dòng)X向、Y向和Z向電磁振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行糾偏運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)的反饋控制，從而提高三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)行精度；PC 機(jī)根據(jù)多通道數(shù)據(jù)采集器采集的被校三維測振傳感器的輸出信號(hào)，計(jì)算被校傳感器靈敏度
5矩陣，完成對被校傳感器的校準(zhǔn)標(biāo)定。 在PC機(jī)的作用下，三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)輸出三維標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)，a = [ax ay aj為三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)輸出的振動(dòng)加速度矢量，也即施加在被校三維測振傳感器的振動(dòng)加速度矢量， 其中， 為」軸軸向加速度分量，(j =x、y、z)；而V= [Vx Yy 被校三維測振傳感器輸出電壓，其中Vj為傳感器j軸電壓輸出分量，(j =x、y、z)，則被校三維測振傳感器輸入輸出量間的關(guān)系為a = S · V，其中S為被校三維測振傳感器的靈敏度矩陣，可表示為
權(quán)利要求1.三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，所述的三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)包括底座， 所述的底座上設(shè)有沿X軸向振動(dòng)的X向電磁振動(dòng)臺(tái)，沿Y軸向振動(dòng)的Y向電磁振動(dòng)臺(tái)，沿Z 軸向振動(dòng)的Z向電磁振動(dòng)臺(tái)，和與三個(gè)電磁振動(dòng)臺(tái)連接的三維振動(dòng)平臺(tái)，被校三維測振傳感器置于所述的三維振動(dòng)平臺(tái)上；其特征在于每個(gè)軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)均配有一個(gè)檢測該軸向振動(dòng)的激光測振儀，所述的激光測振儀獲取的振動(dòng)信號(hào)輸入數(shù)據(jù)采集器中，所述的數(shù)據(jù)采集器與處理器連接；每個(gè)軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)上均設(shè)有能獲取表征該軸向振動(dòng)臺(tái)實(shí)際振動(dòng)波形的標(biāo)準(zhǔn)傳感器，所述的標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出端與反饋控制器的輸入端連接；所述的反饋控制器另一輸入端與多通道信號(hào)發(fā)生器連接，所述的多通道信號(hào)發(fā)生器發(fā)出多路標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)信號(hào)、并在反饋控制器中與所述的各軸向標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出進(jìn)行相減，所述的反饋控制器得到偏差信號(hào)；所述的反饋控制器輸出的偏差信號(hào)按照控制算法運(yùn)算后輸出到功放組進(jìn)行功率放大、并輸入到對應(yīng)軸向的振動(dòng)臺(tái)中、以驅(qū)動(dòng)對應(yīng)軸向的振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生糾偏運(yùn)動(dòng)；所述的多通道信號(hào)發(fā)生器受控于所述的處理器；所述的被校三維測振傳感器的輸出電壓輸入所述的數(shù)據(jù)采集器中；所述的處理器讀入數(shù)據(jù)采集器所采集的激光測振儀、被校傳感器的輸出信號(hào)，并計(jì)算被校三維測振傳感器的靈敏度矩陣。
2.如權(quán)利要求1所述的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于X、Y軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件背面設(shè)有激光反射鏡，激光測振儀測量光從X、Y軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)底部入射，各軸向電磁振動(dòng)臺(tái)均設(shè)有允許所述的測量光貫穿、到達(dá)所述的激光反射鏡的光路通道、以檢測各軸向電磁振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)；Z軸激光反射鏡安裝于Z向電磁振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的表面，所述的Z軸激光反射鏡正對一傾斜放置的輔助反射鏡，Z軸激光測振儀發(fā)出的測量光經(jīng)輔助反射鏡到達(dá)Z軸激光反射鏡， 檢測Z軸向電磁振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)；所述的輔助反射鏡通過支架固定于所述的底座。
3.如權(quán)利要求2所述的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出的實(shí)際振動(dòng)波形經(jīng)放大器組放大后輸入所述的反饋控制器中；放大后的實(shí)際振動(dòng)波形經(jīng)多通道數(shù)據(jù)采集器輸入處理器中，處理器存儲(chǔ)該放大后的實(shí)際振動(dòng)波形。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于每個(gè)軸向的電磁振動(dòng)臺(tái)均通過與各振動(dòng)臺(tái)對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)解耦裝置與所述的三維振動(dòng)平臺(tái)連接；所述的運(yùn)動(dòng)解耦裝置包括由剛性材料制成的第一邊框和第二邊框，第一邊框和第二邊框相互扣合，所述的第一邊框和第二邊框均由外邊、內(nèi)邊、外邊與內(nèi)邊之間的第一連接側(cè)邊和第二連接側(cè)邊組成，邊框的外邊與內(nèi)邊相對，邊框的內(nèi)邊插入另一個(gè)邊框內(nèi)；所述第一邊框的內(nèi)邊中設(shè)有氣流通道和與所述的氣流通道連通的通氣孔，所述的通氣孔與外界連通；所述的第一邊框的內(nèi)邊與第二邊框的內(nèi)邊和外邊之間均有微小間隙，所述的微小間隙形成第一邊框內(nèi)邊的氣浮導(dǎo)軌；所述的第二邊框的內(nèi)邊與第一邊框的外邊之間設(shè)有防止所述的第二邊框內(nèi)邊與第一邊框外邊接觸的間隔；所述的氣流通道與外部壓縮空氣源連通；所述的第一邊框的外邊與電磁振動(dòng)臺(tái)連接，所述的第二邊框的外邊與三維振動(dòng)平臺(tái)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的第一邊框的內(nèi)邊設(shè)有多條氣流通道，每條支流氣道上均勻分布多個(gè)所述的通氣孔。
6.如權(quán)利要求5所述的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的氣流通道包括多條平行設(shè)置的支流氣道和連通所有的支流氣道的干流氣道，所述的干流氣道與所述的外部壓縮空氣源連接，所述的支流氣道一端連通干流氣道，另一端由密封裝置密封。
7.如權(quán)利要求6所述的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述的氣流通道一端密封， 另一端與所述的外部壓縮空氣源直接連接。
8.如權(quán)利要求6所述的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于邊框?yàn)榫匦慰颉A形框、橢圓框或梯形框。
9.如權(quán)利要求7所述的三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于邊框?yàn)榫匦慰?、圓形框、橢圓框或梯形框。
專利摘要三分量振動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)，三分量標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)包括底座，X向、Y向、Z向電磁振動(dòng)臺(tái)和三維振動(dòng)平臺(tái)；各軸向振動(dòng)臺(tái)配有激光測振儀，激光測振儀獲取的振動(dòng)信號(hào)輸入數(shù)據(jù)采集器中；各軸向振動(dòng)臺(tái)設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)傳感器，標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出信號(hào)輸入反饋控制器；反饋控制器另一輸入端與多通道信號(hào)發(fā)生器連接，反饋控制器的輸出經(jīng)功放組后驅(qū)動(dòng)各軸向振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)；多通道信號(hào)發(fā)生器受控于處理器；置于三維振動(dòng)平臺(tái)上的被校三維測振傳感器的輸出電壓輸入數(shù)據(jù)采集器中，數(shù)據(jù)采集器與處理器連接；處理器計(jì)算被校三維測振傳感器靈敏度矩陣。本實(shí)用新型具有能對三維測振傳感器的三測量軸同時(shí)激振、進(jìn)而獲取反映其維間耦合關(guān)系的靈敏度矩陣的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01H9/00GK202204593SQ20112029389
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月14日
發(fā)明者何聞, 沈潤杰, 王春宇, 賈叔仕 申請人:浙江大學(xué)