正弦法的压电式力传感器动态特性的研究

王 振,王 军,夏冰玉,王潇瑛,范海艇

(上海市质量监督检验技术研究院,上海 201114)

0 引言

随着激光技术和数据采集及数字信号处理系统等技术的发展,针对动态力的动态特性的研究,相继建立了基于振动台的正弦力校准装置、冲击力校准装置和阶跃力校准装置[1-3]。力传感器的动态校准方法(正弦力法和冲击力法)都需要用到质量块,利用质量块的加速度与质量的乘积来复现力值。质量块质量的测量精度很高,但是传感器端部等效质量的参数识别是影响动态力测量精度的关键因素[4]。在振动冲击情况下,质量块加速度不是均匀分布的,尤其在大力值和高频下,这种不均匀的加速度分布直接影响动态力复现的误差[5]。

因此必须考虑和研究质量块加速度分布和力传感器的端部等效质量对传感器动态特性的影响。通过非接触的激光干涉法测量质量块表面的加速度[6],保证质量块表面加速度测量精度。R.Kumme[7]通过有限元法(FEM)研究了整个质量块体加速度的修正理论。王宇等[8]在其基础上提出了并经有限元计算验证降低质量块振动响应不均匀影响的设计方案。鉴于传感器增加附加质量对传感器动态特性的重要影响[9]。通过两次配重或多次配重拟合消去法进行实验,得到端部等效质量,由试验可知端部等效质量随频率的变化,另外端部等效质量还与安装有关,在相同的频率点上每次重新安装后系统的附加质量会有轻微差异,但在系统为线性的状态下,这种差异不会影响最终校准结果[10-11]。……