本發(fā)明涉及一種用于標(biāo)定角速度傳感器的執(zhí)行裝置，以及利用該執(zhí)行裝置進行角速度傳感器標(biāo)定的方法，屬于傳感器的標(biāo)定領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳感器標(biāo)定就是利用精度高一級的標(biāo)準器具對傳感器進行定度的過程，從而確立傳感器輸出量和輸人量之間的對應(yīng)關(guān)系。同時也確定不同使用條件下的誤差關(guān)系。標(biāo)定的基本方法是，利用標(biāo)準儀器產(chǎn)生已知的非電量作為輸入量，輸入到待標(biāo)定的傳感器中，然后將傳感器的輸出量和輸入的標(biāo)準量相比較，獲得一系列標(biāo)準數(shù)據(jù)或曲線。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定傳感器的各項性能指標(biāo)，實際上也是確定傳感器的測量精度。

角速度傳感器是一種利用高速回轉(zhuǎn)體的動量矩敏感殼體相對慣性空間繞正交于自轉(zhuǎn)軸的一個或二個軸的角運動檢測裝置檢測被測物角速度信號并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的測量儀器，也稱為機械陀螺儀?，F(xiàn)有的角速度傳感器標(biāo)定存在精度不夠高，或者成本太大的問題。通常在較高轉(zhuǎn)速下，機器的震動和噪聲非常大。這主要是由于高速轉(zhuǎn)動時，微小的不平衡都會被無限放大造成的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明首先要解決的技術(shù)問題是，提供一種成本低，標(biāo)定時精度相對又高的角速度傳感器標(biāo)定用執(zhí)行裝置。

本發(fā)明所采用的角速度傳感器標(biāo)定用執(zhí)行裝置，包括固定在角速度測量固定底板上的電機，電機的輸出軸通過聯(lián)軸器連接角速度測定軸，角速度測定軸通過軸承固定在角速度測量固定底板上，角速度測定軸的輸出端安裝有一個用于固定角速度傳感器并帶動其同軸轉(zhuǎn)動的角速度轉(zhuǎn)盤，在角速度測定軸上位于角速度轉(zhuǎn)盤后方處套接有導(dǎo)電滑環(huán)。

進一步地，所述聯(lián)軸器為由絕緣材料制成的絕緣聯(lián)軸器，使得執(zhí)行裝置在通電轉(zhuǎn)動時與外界絕緣，不影響到角速度傳感器的工作性能以及操作人員的人身安全。

進一步地，所述電機配置有電機座上，角速度測定軸上位于導(dǎo)電滑環(huán)后方處套接有用于固定導(dǎo)電滑環(huán)的導(dǎo)電滑環(huán)固定座，電機座和導(dǎo)電滑環(huán)固定座均固定在角速度測量固定底板上。

進一步地，所述軸承包括位于設(shè)置在角速度測定軸輸入端的角速度固定軸承以及設(shè)置在導(dǎo)電滑環(huán)后方的雙軸承。

進一步地，所述角速度轉(zhuǎn)盤包括圓形的底盤，底盤的中心開設(shè)有連接角速度測定軸輸出端的固定軸孔，底盤的正面外部凸起設(shè)置有若干個均勻分布的繞線塊，在相鄰兩個繞線塊之間的空隙為繞線缺口；所述底盤上還均勻設(shè)置有若干個插頭孔以及若干個捆扎柱；所述底盤上位于固定軸孔周圍均勻設(shè)置有若干個用于安裝固定角速度傳感器的可更換夾具的夾具固定孔。

進一步地，所述每個捆扎柱均設(shè)置在一穿繩孔內(nèi)，所述穿繩孔包括均勻設(shè)置于底盤上且位置相對靠近固定軸孔的內(nèi)穿繩孔以及設(shè)置于底盤邊緣且位于繞線缺口對應(yīng)處的外穿繩孔，所述捆扎柱包括若干個內(nèi)捆扎柱和若干個外捆扎柱，內(nèi)捆扎柱橫向設(shè)置于內(nèi)穿繩孔內(nèi)，外捆扎柱橫向設(shè)置于外捆扎柱外側(cè)。

以上穿繩孔對應(yīng)捆扎柱，插頭孔的數(shù)量只要滿足所標(biāo)定的角速度傳感器的要求即可，前者要保證測定時轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的均衡性，后者能滿足角速度傳感器的導(dǎo)線數(shù)量與測定要求即可，使轉(zhuǎn)速能夠有效轉(zhuǎn)化為電壓信號進行傳遞。

進一步地，所述繞線塊沿底盤邊緣呈弧面，兩端向內(nèi)彎折。

進一步地，所述角速度轉(zhuǎn)盤的底盤側(cè)面對稱設(shè)置有一組螺紋孔，螺紋孔內(nèi)設(shè)置有螺釘。

本發(fā)明還提供了一種利用前述執(zhí)行裝置標(biāo)定角速度傳感器的方法，主要包括兩個步驟：

(1)、PC端通過伺服驅(qū)動控制執(zhí)行裝置中的電機，使之擁有一個確定的轉(zhuǎn)速，從而使固定在執(zhí)行裝置末端的角速度傳感器擁有該確定的轉(zhuǎn)速，角速度傳感器將該確定的轉(zhuǎn)速以電壓信號傳遞給測量儀器，再由測量儀器將電壓輸出信號傳遞給PC端，

(2)、以不同的轉(zhuǎn)速，重復(fù)步驟(1)，使一組不同的確定轉(zhuǎn)速得到一組正相關(guān)的電壓輸出信號，由PC端生成該角速度傳感器的標(biāo)定報告；

其中，所述角速度傳感器通過可更換夾具固定在角速度轉(zhuǎn)盤上，角速度傳感器的導(dǎo)線均勻纏繞于角速度轉(zhuǎn)盤的繞線塊上，并通過捆扎繩捆扎，導(dǎo)線插頭插接在角速度轉(zhuǎn)盤上的插頭孔上。

進一步地，所述可更換夾具包括安裝面以及垂直于安裝面的垂直面，安裝面通過夾具固定孔固定在角速度轉(zhuǎn)盤上；角速度傳感器通過分別固定在安裝面和垂直面上，使角速度傳感器的X、Y、Z軸分別與執(zhí)行裝置旋轉(zhuǎn)軸重合，分別得到X、Y、Z軸的數(shù)據(jù)，通過PC端畫出輸入量與輸出量之間的對應(yīng)關(guān)系曲線并確定角速度傳感器的各項性能指標(biāo)。

本發(fā)明各部件組合及連接關(guān)系合理，可以有效起到減震作用，最大程度降低標(biāo)定誤差。本發(fā)明的有益效果具體描述為：

1、角速度傳感器在標(biāo)定過程中，固定在執(zhí)行裝置末端的軸心上，確保其實際轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速相同，并且不會松動導(dǎo)致標(biāo)定結(jié)果的偏差。角速度傳感器通過可更換夾具固定在該標(biāo)定執(zhí)行裝置末端的角速度轉(zhuǎn)盤上，并可以將角速度傳感器的導(dǎo)線均勻纏繞在角速度轉(zhuǎn)盤上，并用捆扎線將其捆扎使其質(zhì)量均勻，保證其在高速轉(zhuǎn)動時不松動，插頭孔均勻分布在轉(zhuǎn)盤表面，連接傳感器導(dǎo)線插頭以保證動平衡及數(shù)據(jù)傳輸，同時在轉(zhuǎn)盤的側(cè)面帶有對稱的螺紋孔及螺釘，通過螺釘松緊的調(diào)節(jié)，使其達到動平衡，使得在其高速轉(zhuǎn)動時的離心力較小，產(chǎn)生的震動，噪聲等不良影響減少。

2、角速度測量軸使用雙軸承對心固定，充分保證旋轉(zhuǎn)時的同軸度，減小噪聲，以及震動對儀器壽命的損傷，盡可能多的消除高速轉(zhuǎn)動時的不平衡而導(dǎo)致的對儀器不利的震動等影響。

3、采用導(dǎo)電滑環(huán)裝置，使得在角速度測量軸轉(zhuǎn)動時，測量儀器與傳感器之間能夠360度時刻保持線路接通，及時獲得所測數(shù)據(jù)。

4、角速度傳感器分別固定在可更換固定夾具的安裝面，垂直面，分別使角速傳感器的X、Y、Z軸與執(zhí)行裝置的旋轉(zhuǎn)軸重合，從而實現(xiàn)三維角速度的測量，且轉(zhuǎn)換方便。

總之，本發(fā)明的執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)簡單、合理且成本低，利用本發(fā)明的執(zhí)行裝置標(biāo)定角速度傳感器可以根據(jù)不同角速度傳感器的工作環(huán)境需要，在指定的環(huán)境下對角速度傳感器進行標(biāo)定，驗證其靈敏度，線性度，遲滯性等參數(shù)，精度高。本發(fā)明的執(zhí)行裝置尤其適應(yīng)于高轉(zhuǎn)速(1800-2000轉(zhuǎn)/分鐘)的角速度傳感器的標(biāo)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明角速度傳感器標(biāo)定用執(zhí)行裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的左視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為可更換夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為可更換夾具安裝在轉(zhuǎn)盤上，角速度傳感器固定該可更換夾具的安裝面上時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為可更換夾具安裝在轉(zhuǎn)盤上，角速度傳感器固定該可更換夾具的垂直面上時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為可更換夾具安裝在轉(zhuǎn)盤上，角速度傳感器固定該可更換夾具的垂直面上另一種體態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖

圖8為本發(fā)明所述標(biāo)定方法的流程示意圖。

圖中附圖標(biāo)記，1-角速度測量固定底板，2-電機，3-電機座，4-聯(lián)軸器，5-角速度測量軸，6-角速度固定軸承，7-雙軸承，8-導(dǎo)電滑環(huán)固定座，9-導(dǎo)電滑環(huán)，10-角速度轉(zhuǎn)盤，10.1-底盤，10.1.1-外穿繩孔，10.1.2-外捆扎柱，10.2-安裝軸套，10.3-繞線塊，10.4-固定軸孔，10.5-繞線缺口，10.6-內(nèi)穿繩孔，10.6.1-內(nèi)捆扎柱，10.7-夾具固定孔，10.8-插頭孔，10.9-螺紋孔，11-角速度傳感器，12.1-安裝面，12.2-垂直面。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，更具體地闡述本發(fā)明的內(nèi)容。本發(fā)明的實施并不限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通或改變都應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

實施例1：

本發(fā)明的角速度傳感器標(biāo)定用執(zhí)行裝置，如圖1所示(圖1主要是各個部件的連接位置關(guān)系的表達，具體細節(jié)展現(xiàn)在相應(yīng)部件的單獨附圖中)，該執(zhí)行裝置包括角速度測量固定底板1，角速度測量固定底板1上設(shè)置有電機座3，電機座3內(nèi)安裝有電機2，電機2的輸出軸通過由絕緣材料制成的聯(lián)軸器4連接角速度測定軸5，并且在聯(lián)軸器4和角速度測定軸5之間設(shè)置有角速度固定軸承6，角速度測定軸5上設(shè)置有將其固定的雙軸承7。在角速度測定5的輸出端安裝有一個用于固定角速度傳感器11并帶動角速度傳感器11同軸轉(zhuǎn)動的角速度轉(zhuǎn)盤10，在角速度測定軸5上位于角速度轉(zhuǎn)盤10后方處套接有導(dǎo)電滑環(huán)9，角速度測定軸5上位于導(dǎo)電滑環(huán)9后方處套接有用于固定導(dǎo)電滑環(huán)9的導(dǎo)電滑環(huán)固定座8，導(dǎo)電滑環(huán)固定座8固定在角速度測量固定底板1上。

角速度轉(zhuǎn)盤10的結(jié)構(gòu)如圖2、3所示，包括圓形的底盤10.1，底盤10.1的中心開設(shè)有連接角速度測定軸5輸出端的固定軸孔10.4，底盤10.1的背面設(shè)置有安裝軸套10.2，使之更好地固定于角速度測定軸5的輸出端上。底盤10.1的正面沿底盤10.1邊緣均勻設(shè)置有若干個呈弧面狀的繞線塊10.3(本實施例有4個繞線塊10.3均勻?qū)ΨQ設(shè)置)，且繞線塊10.3的兩端向內(nèi)彎折，在相鄰兩個繞線塊10.3之間的空隙為繞線缺口10.5，方便繞線。

在底盤10.1上還設(shè)置有若干個矩形的內(nèi)穿繩孔10.6、若干個圓形的插頭孔10.8，均繞底盤10.1的圓心孔均勻排列，本實施例以三個內(nèi)穿繩孔10.6、三個插頭孔10.8間隔排列設(shè)置。內(nèi)穿繩孔10.6內(nèi)橫向設(shè)置(即跨過該內(nèi)穿繩孔10.6)有一內(nèi)捆扎柱10.6.1；在底盤10.1上位于繞線缺口10.5對應(yīng)位置處，開設(shè)有外穿繩孔10.1.1，在外穿繩孔10.1.1的外側(cè)，也就是底盤10.1的邊緣處橫向設(shè)置有外捆扎柱10.1.2。角速度傳感器11的導(dǎo)線纏繞在繞線塊10.3上，用捆扎繩捆扎牢固，捆扎繩固定在內(nèi)捆扎柱10.6.1或外捆扎柱10.1.2上，防止松開。角速度傳感器11的導(dǎo)線插頭插接在插頭孔10.8處。

在所述底盤10.1上位于固定軸孔10.4周圍還均勻設(shè)置有一組用于安裝固定角速度傳感器的可更換夾具的夾具固定孔10.7。

如圖3所示，在所述角速度轉(zhuǎn)盤10的底盤10.1側(cè)面對稱設(shè)置有一組螺紋孔10.9，螺紋10.9孔內(nèi)設(shè)置有螺釘，通過螺釘松緊的調(diào)節(jié)，使其達到動平衡，使得在其高速轉(zhuǎn)動時的離心力較小，產(chǎn)生的震動，噪聲等不良影響減少。

角速度傳感器11通過可更換夾具固定在角速度轉(zhuǎn)盤10上，該可更換夾具如圖4所示，包括安裝面以及垂直于安裝面的垂直面。

利用前述的執(zhí)行裝置標(biāo)定角速度傳感器的方法，參考圖8所示的流程示意圖。

在具體操作前，先備溫度計和濕度計，根據(jù)不同的工作條件確定實驗操作溫度，濕度。因為不同的試驗溫度和濕度對傳感器的工作性能會造成很大的影響，所以角速度傳感器的標(biāo)定需要與現(xiàn)實工作環(huán)境相對應(yīng)。然后依次進行如下操作：

(1)、打開各儀器的電源，將伺服驅(qū)動與PC端正確連接，以保證其提供各確定值的轉(zhuǎn)速。

(2)、將執(zhí)行裝置固定在工作桌面上，防止其在高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生振動。

(3)、將角速度傳感器11用螺絲刀固定安裝在可更換夾具的安裝面上(如圖5所示)，并使角速度傳感器11的其中一個軸，假定為X軸與執(zhí)行裝置的旋轉(zhuǎn)軸重合，將角速度傳感器11的導(dǎo)線合理均勻纏繞在角速度轉(zhuǎn)盤10的繞線塊10.3上，并用捆扎繩捆扎，然后進行側(cè)面螺釘調(diào)節(jié)動平衡。

(4)、根據(jù)不同角速度傳感器的測量范圍，將其分成若干個等距點，根據(jù)測量范圍的分點情況，在PC端上設(shè)定最小的轉(zhuǎn)速值，通過伺服驅(qū)動控制電機2工作，使執(zhí)行裝置以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，并帶動角速度傳感器11的轉(zhuǎn)動。

(5)、角速度傳感器11將電壓模擬信號傳遞給測量儀器，采集數(shù)據(jù)測量儀器上顯示的輸出電壓值穩(wěn)定后，記錄該輸出量。測量儀器還作為高性能電源供電對角速度傳感器11提供激勵電壓，保證其正常工作。

(6)、將計算機設(shè)定的角速度值從小到大依次提升，重復(fù)操作步驟5，得到各個點的原始標(biāo)定數(shù)據(jù)。

(7)、X軸標(biāo)定結(jié)束以后，將角速度傳感器11拆除，重新將角速度傳感器11固定于垂直面上(如圖6所示)，使角速度傳感器11的另一個軸，假定為Y軸與執(zhí)行裝置的旋轉(zhuǎn)軸重合，重復(fù)步驟1-6。

(8)、調(diào)整角速度傳感器11的體態(tài)(如圖7所示)，使角速度傳感器11的第三個軸，Z軸與執(zhí)行裝置的旋轉(zhuǎn)軸重合，重復(fù)步驟1-6。

(9)、處理標(biāo)定數(shù)據(jù)，畫出輸入量與輸出量之間的對應(yīng)關(guān)系曲線圖并確定傳感器的各項性能指標(biāo)。

即通過上述步驟，測定了角速度傳感器11在X、Y、Z三個方向的標(biāo)定。