態(tài)力信號快速衰減為零，而動態(tài)力信號隨時間變化可以長久記錄下來。本發(fā)明將充分利用該缺點(或特點)，將缺點轉化為優(yōu)點，利用壓電式微力傳感器懸掛一電磁砝碼，電磁砝碼的重力這一靜態(tài)力信號產(chǎn)生的正階躍力快速衰減為零，當采用電磁發(fā)射技術豎直向上發(fā)射該懸掛的電磁砝碼，電磁砝碼被發(fā)射的同時與之相連的壓電式微力傳感器原先受到的已經(jīng)衰減為零的正階躍力信號將迅速轉變?yōu)榫_的微小負階躍力信號，且該負階躍力大小等于電磁砝碼的重力，方向相反。因電磁砝碼被發(fā)射出去而在彈止軌道內(nèi)被卡死固定，從而該負階躍力可在時間軸上長久穩(wěn)定的存在?？梢?，本發(fā)明提出的系統(tǒng)和技術具有巧妙的精確產(chǎn)生微小負階躍力的功能，且結構簡單緊湊、經(jīng)濟實用、操作便捷。
[0050]第二、由于所使用的電磁砝碼可反復穩(wěn)定的多次發(fā)射使用，從而本發(fā)明的該基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)與技術在做標定實驗時具有可重復且精確產(chǎn)生相同微小負階躍力的突出優(yōu)點，因而，具有很好的重復性和高度的穩(wěn)定性，且噪聲小等突出優(yōu)點。
[0051]第三、本發(fā)明雖然針對壓電式微力傳感器，對于其它非壓電式的動態(tài)微力傳感器的動態(tài)標定問題同樣適用。因此，適用范圍廣是該發(fā)明的另一優(yōu)點。
[0052]本領域內(nèi)的技術人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、裝置、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。
[0053]上述說明示出并描述了本申請的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應當理解本申請并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構想范圍內(nèi)，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應在本申請所附權利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)，其特征在于，包括:微小負階躍力信號發(fā)生與調(diào)節(jié)裝置、傳感器固定與調(diào)節(jié)裝置、信號放大與采集裝置，所述微小負階躍力信號發(fā)生與調(diào)節(jié)裝置包括電磁發(fā)射裝置、靜載裝置和彈止裝置；所述微小負階躍力信號發(fā)生與調(diào)節(jié)裝置通過所述靜載裝置與所述傳感器固定與調(diào)節(jié)裝置連接；所述傳感器固定與調(diào)節(jié)裝置通過同軸電纜和所述信號放大與采集裝置連接；所述電磁發(fā)射裝置包括充放電回路和發(fā)射軌道，所述充放電回路包括充電電壓可調(diào)電容組、整流橋路、觸點開關、充電開關和電磁線圈；所述電磁線圈內(nèi)嵌于所述發(fā)射軌道內(nèi)或緊密纏繞在所述發(fā)射軌道外。2.根據(jù)權利要求1所述基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射軌道是由低摩擦系數(shù)、非導磁、非導電材料制成的圓柱形中空管道，所述發(fā)射軌道上端外表面制作螺紋，下端開有用于裝卸電磁砝碼的對稱開口。3.根據(jù)權利要求1所述基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)，其特征在于， 所述彈止裝置包括彈止軌道、調(diào)節(jié)螺母、彈簧、卡扣、中心通孔和徑向通孔； 所述彈止軌道中心沿軸線方向包含內(nèi)側帶中心螺紋的變截面的中心通孔，所述發(fā)射軌道與所述彈止軌道通過所述中心通孔上的中心螺紋對接；所述彈止軌道周向對稱設計有兩個帶特定長度內(nèi)螺紋的等截面通孔，所述彈簧和所述卡扣置于該周向等截面通孔中，所述調(diào)節(jié)螺母通過該周向等截面通孔的內(nèi)螺紋與所述彈止軌道以及所述彈簧連接；所述彈簧與所述調(diào)節(jié)螺母通過球鉸鏈鉸接并與所述卡扣的平端面一端剛接，所述卡扣另一端為朝下傾斜的斜截面。4.根據(jù)權利要求3所述基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)，其特征在于， 所述彈止軌道的中心通孔為變截面通孔。5.根據(jù)權利要求1所述基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)，其特征在于，所述靜載裝置包括電磁砝碼和靜載細線，所述電磁砝碼是由高磁導率材料制成的不同質量相同形狀的砝碼，所述電磁砝碼的頭部設計成梯形錐狀砝碼帽，所述靜載細線由砝碼帽連接砝碼；所述靜載細線一端連接到所述傳感器固定與調(diào)節(jié)裝置的安裝與調(diào)節(jié)螺母上，另一端貫穿彈止軌道和所述電磁發(fā)射軌道，并連接所述電磁砝碼； 所述靜載細線是由密度較小的柔性材料制成的細絲；標定實驗前，所述電磁砝碼通過所述靜載細線連接并懸置于所述發(fā)射軌道中，并與所述發(fā)射軌道同軸。6.根據(jù)權利要求1?5之任一所述基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)，其特征在于， 標定實驗時，所述懸置的電磁砝碼被發(fā)射到所述彈止裝置內(nèi)，由卡扣卡死固定。7.根據(jù)權利要求1?5之任一所述基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)，其特征在于， 所述傳感器固定與調(diào)節(jié)裝置包括安裝與調(diào)節(jié)螺母和待標定的壓電式微力傳感器，所述安裝與調(diào)節(jié)螺母的一端帶有螺紋，另一端中心帶有接線孔；所述安裝與調(diào)節(jié)螺母與所述待標定的壓電式微力傳感器通過螺紋串聯(lián)連接；所述靜載細線通過所述接線孔固定連接在所述安裝與調(diào)節(jié)螺母上。8.一種利用權利要求1?7之任一所述的基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)進行的標定方法，其特征在于，包括: 一次標定實驗前:優(yōu)選合適質量的電磁砝碼，用靜載細線連接并懸置于發(fā)射軌道內(nèi)，與發(fā)射軌道同軸；所述電磁砝碼在重力作用下對待標定的壓電式微力傳感器產(chǎn)生一向下作用力，此時，待標定的壓電式微力傳感器產(chǎn)生一個微小的且不規(guī)律的正階躍力信號，該信號將迅速衰減為零； 一次標定實驗時:優(yōu)選合適的電壓給充電電壓可調(diào)電容組充電，充電完成后，觸點開關開啟，電磁砝碼在電磁線圈產(chǎn)生的脈沖磁力作用下沿電磁軌道發(fā)射出去，迅速進入彈止軌道，并被卡扣卡死；此時，待標定的壓電式微力傳感器原先承受的電磁砝碼的重力迅速消失，瞬間產(chǎn)生一個微小的且精確的負階躍力信號，該負階躍力大小等于電磁砝碼的重力，該負階躍力在時間軸上將長久穩(wěn)定存在； 一次標定實驗后:旋開彈止軌道內(nèi)調(diào)節(jié)螺母連接的卡扣，電磁砝碼被釋放下來； 在發(fā)射軌道下端的開口處更換不同質量的電磁砝碼，重復以上三步標定實驗，執(zhí)行不同大小負階躍力信號的標定。
【專利摘要】本申請公開一種基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定系統(tǒng)，包括微小負階躍力信號發(fā)生與調(diào)節(jié)裝置、傳感器固定與調(diào)節(jié)裝置、信號放大與采集裝置。所述微小負階躍力信號發(fā)生與調(diào)節(jié)裝置包括電磁發(fā)射裝置、靜載裝置和彈止裝置；所述微小負階躍力信號發(fā)生與調(diào)節(jié)裝置通過所述靜載裝置與所述傳感器固定與調(diào)節(jié)裝置連接；所述傳感器固定與調(diào)節(jié)裝置通過同軸電纜和所述信號放大與采集裝置連接；所述電磁發(fā)射裝置包括充放電回路和發(fā)射軌道，所述充放電回路包括充電電壓可調(diào)電容組、整流橋路、觸點開關、充電開關和電磁線圈；所述電磁線圈內(nèi)嵌于所述發(fā)射軌道內(nèi)或緊密纏繞在所述發(fā)射軌道外。本申請還公開一種基于微小負階躍力的微力傳感器動態(tài)標定方法。
【IPC分類】G01L25/00
【公開號】CN105333993
【申請?zhí)枴緾N201510794365
【發(fā)明人】劉戰(zhàn)偉, 董杰, 劉爽, 花韜, 謝惠民
【申請人】北京理工大學
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月18日