[发明专利]力传感器的动态校准方法、稳定性验证方法及装置

权利要求书

1.一种力传感器的动态校准方法，其特征在于，包括：

建立被校准力传感器的参数化数学模型；所述参数化数学模型包括被校准力传感器的幅频特性和相频特性；

进行落锤试验，获得被校准力传感器的输出响应；

根据所述参数化数学模型和所述输出响应，获得被校准力传感器的模型参数；

根据所述模型参数进行力传感器的动态力的校准；

其中，所述建立被校准力传感器的参数化数学模型包括：

建立被校准力传感器的二阶近似模型；所述二阶近似模型包括顶部质量块、基部质量块以及压电材料，所述压电材料具有弹性特征和阻尼特征；

根据所述二阶近似模型建立表示被校准力传感器的幅频特性和相频特性的参数化数学模型；

所述参数化数学模型为：

其中，A(ω)为幅频特性，为相频特性，a为灵敏度，m₁为顶部质量块的质量，m₂为基部质量块的质量，k为弹性结构的劲度系数，f为阻尼结构的阻尼系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行落锤试验，获得被校准力传感器的输出响应包括：

将落锤从预设位置释放，与被校准力传感器发生垂直碰撞；在碰撞瞬态通过激光测振仪高速采集落锤的速度变化量v(t)，被校准力传感器同步输出瞬态信号u(t)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参数化数学模型和所述输出响应，获得被校准力传感器的模型参数包括：

采用最小二乘法对所述输出响应的幅频特性进行解析，代入所述参数化数学模型，获得被校准力传感器的模型参数；

所述被校准力传感器的模型参数包括顶部质量块的质量，基部质量块的质量，弹性结构的劲度系数，阻尼结构的阻尼系数。

4.一种力传感器动态模型的稳定性验证方法，其特征在于，所述力传感器动态模型由权利要求1至3任一项所述方法获得的模型参数搭建，所述方法包括：

利用频率分析法对所述力传感器动态模型进行开环幅相特性分析，获得开环传递函数的频率特性曲线；

根据所述开环传递函数的频率特性曲线判断所述力传感器动态模型的稳定性。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算相位裕量和/或幅值裕量；

根据所述相位裕量和/或所述幅值裕量定量衡量所述力传感器动态模型的相对稳定性。

6.一种力传感器的动态校准装置，其特征在于，包括：

参数化数学模型获取单元，用于建立被校准力传感器的参数化数学模型；所述参数化数学模型包括被校准力传感器的幅频特性和相频特性；

力传感器的输出响应获取单元，用于在进行落锤试验的情况下，获得被校准力传感器的输出响应；

模型参数计算单元，用于根据所述参数化数学模型和所述输出响应，获得被校准力传感器的模型参数；

动态力校准单元，用于根据所述模型参数进行力传感器的动态力的校准；

其中，所述建立被校准力传感器的参数化数学模型包括：

建立被校准力传感器的二阶近似模型；所述二阶近似模型包括顶部质量块、基部质量块以及压电材料，所述压电材料具有弹性特征和阻尼特征；

根据所述二阶近似模型建立表示被校准力传感器的幅频特性和相频特性的参数化数学模型；

所述参数化数学模型为：

其中，A(ω)为幅频特性，为相频特性，a为灵敏度，m₁为顶部质量块的质量，m₂为基部质量块的质量，k为弹性结构的劲度系数，f为阻尼结构的阻尼系数。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-3中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。