[发明专利]一种通过随机力校准传感器的装置

摘要

本发明涉及一种通过随机力校准力传感器的装置，属于计量测试领域。该装置能够采用振动台作为激励源，将力传感器安装在振动台台面，将质量块安装在力传感器的另一端，通过振动台驱动力传感器和质量块产生随机力。质量块的质量可以直接测量，质量块的加速度采用激光干涉仪测量，通过质量和加速度将随机力用绝对法溯源到国际单位制(SI)。

主权项

1.一种通过随机力校准传感器的装置，其特征在于：包括激光干涉仪(9)，计算机(10)，数字电压表(11)，高准确度数据采集系统(12)，任意波发生器(13)，高速数据采集系统(14)，信号发生器(15)，放大器(16)，功率放大器(17)，第一混频器(18)，第二混频器(19)，第一滤波器(20)，第二滤波器(21)，二维位移机构(22)，反射镜(23)，质量块(24)，力传感器(25)，振动台(26)；采用振动台(26)驱动力传感器(25)和质量块(24)的方式产生动态力，力传感器(25)安装于振动台(26)的台面，将质量块(24)安装于力传感器(25)上端；激光干涉仪(9)和位移机构(22)安装在一个有支撑的平台上，该平台中部开孔以便光束通过，其孔位于质量块(24)的上方；激光干涉仪(9)的光束通过反射镜(23)折射到质量块(24)的上表面；该光束被质量块(24)上表面反射，经反射镜(23)返回激光干涉仪(9)；当质量块(24)运动时，返回激光干涉仪(9)的光束相位将随之变化；反射镜(23)安装在位移机构(22)的移动端，计算机(10)控制位移机构(22)的移动端带动反射镜(23)运动，以实现激光光束反射到质量块上表面的不同位置进行测量，定位准确度优于10μm；光电探测器(8)输出的电信号及信号源(7)输出的电信号分别与信号发生器(15)输出信号在第一混频器(18)和第二混频器(19)进行混频，混频后的两路信号分别通过第一滤波器(20)及第二滤波器(21)进行低通滤波，然后由多通道高速数据采集系统(14)进行同步采集，经计算机进行处理后获得位移随时间变化信号；力传感器(25)的输出信号经放大器(16)放大后由高准确度数据采集系统(12)和数字电压表(11)进行测量，获得电压随时间变化信号；高速数据采集系统(14)和高准确度数据采集系统(12)由内部触发系统控制同步采集数据；计算机(10)产生有限带宽的高斯分布随机信号，任意波发生器(13)将随机信号转换成电信号，电信号经功率放大器(17)放大后驱动振动台(26)，使其产生随机力；采用激光干涉仪(9)进行随机加速度测量；随机力通过质量和加速度溯源到国际单位制；施加在力传感器上的动态力F是质量块﹑传感器与质量块之间的联接机构以及力传感器的等效质量所产生的动态力之和；通过比较施加在力传感器上的动态力F和力传感器的输出，实现随机力校准。