压电式动态力传感器校准方法的研究

卢小犇,翟琼劼,屠 淳,范海艇,胡红波

(1. 上海市质量监督检验技术研究院，上海 201114; 2. 中国计量科学研究院，北京 100013)

随着中国经济持续发展，城市的综合提升中，汽车、智能制造、生物力学、高铁和地铁等轨道交通将扮演着极为重要的角色[1]。如今在“中国制造2025”以及“一带一路”的政策引领下，我国的这些相关行业进入了一个前所未有的快速发展通道。

这些领域需要使用大量的压电式传感器来承担状态监视、故障报警、设备控制等功能，它们是保障高速运行的交通工具或者机械装置安全可靠使用的前提[2]。由于压电传感器表征的动态性能指标种类繁多，本文重点对其中的动态力学性能进行研究。

目前国内外在压电式传感器的动态力学性能校准上主要分为两种[3-4]，第一种是正弦力校准，第二种是脉冲力校准。目前国际上尚无统一规范化动态力校准的标准化文件，在实际的工程应用中，传感器用于正弦力测量的条件要求比较少，更多的情况是用来做装置或者设备运行过程中的状态监测，异常碰撞或者摩擦产生的脉冲力往往是工程中更需要捕捉的工程量，所以对传感器进行脉冲力校准往往有更强的应用需求。

本文根据项目任务的要求对压电式传感器建立了数学模型，同时针对传感器动态力性能校准的方法从正弦力法和脉冲力法两个角度通过理论模型分析，比较两者的差别，最后根据脉冲力法建立了一套动态力校准装置，并通过实验对该装置的校准方式进行了方法论证，得到了较为满意的结果。……