基于双力源的叠加式多维力传感器校准装置研究

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1、2015年12月宇航计测技术Dec.,2015第35卷第6期Journa1ofAstronauticMetro1ogyandMeasurementVo1.35，No.6———————————————————————————————————————————————文章编号:1000-7202（2015）06-0038-06中图分类号:TB931文献标识码:A基于双力源的叠加式多维力传感器校准装置研究罗晓平翁俊倪博(上海精密计量测试研究所,上海201109)摘要介绍了一种基于叠加机原理的双力源多维力传感器校准装置的设计与研制，对装置的测量不确定度进行了分析，通过对三

2、分量力传感器的校准实验，证明了校准装置不仅可以对多分量力传感器进行单分量校准，还能方便地实现耦合误差的校准。关键词多维力传感器标定校准装置ResearchonBuild-upForceCalibrationDeviceforMulti-ComponentForceSensorBasedonDouble-forceSourceLUOXiao-pingWengJunNiBo（ShanghaiPrecisionMetro1ogyandTestResearchInstitute，Shanghai201109）AbstractAnoverviewofthedesignan

3、ddeve1opmentofadoub1e-forcesourceca1ibrationdeviceformu1ti-componentforcesensorsbasedonbui1d-upforcestandardmachineispresented.Themeasurementuncertaintyofthedeviceisana1yzed.Thedevicewassubmittedtotestsonthree-componentforcesensortodemonstratesuccessfu11yitsabi1ityinca1ibratingindivi

4、dua1componentsformu1ti-componentforcesen-sors，andthecoup1ingerrorca1ibrationcana1soberea1izedeasi1y.KeywordsMu1ti-componentforcesensorCa1ibrationCa1ibrationdevice1引言差进行校准，才能准确反映多维力传感器的技术性能。由于传统的力标准机难以实现对多维力传感器多维力传感器能够比较全面地反映出物体三维耦合误差的校准，一些研究机构研制了不同类型的空间实际受力情况，在获得相同力／力矩信息条件下多维力传感器校准装置

5、，但是这些校准装置通常仅测量系统相对简洁，因而在国防科技工业航天、航空针对某个类型型号的多维力传感器，存在通用性不等领域产品力学测量与力学环境试验中得到了越来强、测量范围有限、力值控制精度不高等问题[1~3]，越广泛的应用，如风洞实验、火箭发动机安装测试、很难对其它类型、其它外形尺寸的多维力传感器开空间对接机构地面试验等。展标定，无法被计量技术机构用作计量标准开展多对多维力传感器的校准不仅需要对其各个分量维力传感器校准和性能评价工作[4]。因此，航天、的技术指标进行校准，而且还需要对其维间耦合误航空一些计量技术机构近年来相继开展了多维力传收稿日期:2015-04

6、-28，修回日期:2015-06-29作者简介:罗晓平（1962-），男，高级工程师，主要研究方向：机械量测试计量技术。第6期基于双力源的叠加式多维力传感器校准装置研究·39·感器校准装置研究工作，但尚无公开报道。2双力源叠加式多维力传感器校准装通过一种基于叠加机原理的双力源多维力传感置工作原理器校准装置设计思路，研制了结构简单、性能稳定可靠、加载迅速准确、造价低廉的通用型校准装置，通双力源多维力传感器校准装置由主体机架、液过两个力源的同时工作，实现了对多维力传感器耦压源、控制系统等部分组成（图1）。合误差的校准。图1双力源多维力传感器校准装置动液压源，由液压系

7、统使油缸推杆伸出，通过安装于推杆前端的标准力传感器将力施加到被校的多维力传感器上，由全数字伺服（闭环）控制系统保证施力平缓准确。以标准力传感器的输出作为标准力值，通过对被校传感器输出数据的分析处理，得出被校传感器的技术指标，从而实现对被校多维力传感器的校准（图2）。3双力源叠加式多维力传感器校准装图2校准装置工作原理图置设计与研制校准装置采用具有垂直和水平两个力源的双力3.1主体机架结构源结构，既可单独使用水平方向或垂直方向力源对双力源叠加式多维力传感器校准装置主体机架多维力传感器进行单分量校准，也可两个方向力源采用柱式框架结构，由上横梁、两根立柱、试台和机同时

8、工作，满足多维力传感器耦