基于线性阻尼器的力传感器动态标定装置研究

摘要

力传感器在振动实验中发挥着越来越大的作用。为了保证测量的准确性，力传感器的动态灵敏度就显得格外的重要。然而目前大多数厂家只提供力传感器静态灵敏度的数值，同时已研发的动态标定装置普遍精度不高。因此研发一款力传感器动态标定装置具有较大的科研意义。
　　(1)论文研究对象:论文研究的对象是力传感器动态标定装置，目前采用的方法普遍具有附加载荷、安装误差等问题。为了解决这些问题，本课题设计并制造了一款线性阻尼器，利用其特性将施加向传感器的位移转化为力，并使用一款高精度的标准力传感器与待测传感器共同进行测试，利用标准传感器标定待测传感器，提高标定精度。
　　(2)方法和过程:论文首先对线性阻尼器的工作原理展开研究。阻尼器主要通过流体流过缝隙产生的摩擦力和孔缩效应来产生阻尼力。通过对阻尼力生成机理的分析，推导出了双出杆粘滞阻尼器的理论公式。然后，论文以理论公式为基础，对阻尼器的结构、材料和密封展开了分析，并设计制造了两款线性阻尼器。接着，论文分析了现有动态标定软件的模块、功能及不足。并利用MATLAB软件实现了示功图比对，使动态标定结果显得更为直观。
　　(3)实验:论文在完成装置的组装后先对线性阻尼器进行了测试。在阻尼器测试结果良好的条件下采用了两款Interface传感器进行了动态标定试验，取得了较好的结果。
　　(4)结论:该装置相对于传统的动态标定装置，不仅避免了附加质量带来的误差，还避免了机械装置安装过程中出现的误差，提高了标定精度，使传感器动态标定结果显得更直观。该装置的研发为力传感器动态标定提供了一个新的技术手段。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 动态标定装置技术国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 装置研究重点

1．4 阻尼器国内外研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 论文主要工作及构成

1．6 总结

第2章 实验装置及方法

2．1 实验装置结构及原理

2．2 示功图

2．3 阻尼器

2．4 动态标定程序

2．5 总结

第3章 阻尼器研究及阻尼力公式推导

3．1 粘滞阻尼器分类

3．2 双出杆式粘滞阻尼器基本原理

3．2．1 双出杆阻尼器原理及分类

3．2．2 双出杆孔隙式阻尼器原理

3．3 粘滞效应产生的阻尼力

3．3．1 流体的黏性

3．3．2 粘滞阻尼力

3．4 孔缩效应产生的阻尼力

3．5 总结

第4章 阻尼器设计

4．1 粘滞流体的选用

4．1．1 液压油

4．1．2 有机硅油

4．2 缸筒设计

4．3 缸盖设计

4．4 套筒端盖设计

4．4．1 套筒端盖结构设计

4．4．2 阻尼器连接设计

4．5 活塞设计

4．5．1 活塞结构设计

4．5．2 小孔式设计

4．6 活塞杆及组件设计

4．6．1 活塞杆材料及公差

4．6．2 活塞杆的连接形式

4．6．3 活塞杆的导向

4．6．4 活塞杆的直径计算

4．6．5 活塞杆螺纹连接强度计算

4．7 阻尼器密封

4．7．1 漏油分析

4．7．2 密封措施

4．8 最优尺寸选择

4．9 示功图模拟

4．10 阻尼器设计结构图

4．11 总结

第5章 动态标定程序设计

5．1 动态标定软件

5．2 实现示功图比对功能

5．3 总结

第6章 实验与数据处理

6．1 实验装置型号

6．2 线性阻尼器检验

6．2．1 阻尼器A检验

6．2．2 阻尼器A示功图分析

6．2．3 阻尼器B检验及分析

6．3 动态标定实验

6．3．1 实验过程

6．3．2 数据处理

6．4 总结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

附录一

附录二

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果