一種非接觸式傳感器校準機構(gòu)及其校準方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非接觸式傳感器校準機構(gòu)，包括標準傳感器、被校準傳感器、束縛帶組件，被校準傳感器通過固定組件安裝在束縛帶組件上方，被校準傳感器外部設(shè)有隔離過渡腔，標準傳感器通過標準傳感器用安裝板和第一三元壓縮彈簧組安裝在隔離過渡腔的上方，束縛帶下方安裝有球頭定心固定端、定心球體、球頭定心萬向調(diào)整翼板和第二三元壓縮彈簧組，球頭定心固定端和隔離過渡腔跨接裝配在束縛帶的下方和上方，定心球體和球頭定心萬向調(diào)整翼板通過第二三元壓縮彈簧組安裝在球頭定心固定端上。本發(fā)明解決了空間微重力環(huán)境以及地面模擬微小重力環(huán)境下的非接觸式傳感器校準的問題。
【專利說明】
一種非接觸式傳感器校準機構(gòu)及其校準方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于傳感器的校準用結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種適用于空間重力環(huán)境下的傳感器隔離非接觸式校準的結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。
[0003]近年來隨著神舟發(fā)射，天宮升空，嫦娥奔月，我國在航空航天領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就，并且已經(jīng)逐漸邁進了航空航天大國系列。但是為了更深層次的探索發(fā)展，這還遠遠不夠，還需要進行各種空間科學(xué)實驗工作，而隨著我國空間科學(xué)實驗工作的開展，空間飛行器內(nèi)的測力傳感器、加速度傳感器等產(chǎn)品或器件的定期校準變得尤為重要，傳感器等產(chǎn)品的固有特性將直接影響空間飛行器或系統(tǒng)的姿態(tài)或其它特性，傳統(tǒng)的加速度傳感器校準設(shè)備、校準條件或校準方法已無法滿足愈加頻繁的空間科學(xué)實驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種非接觸式傳感器校準機構(gòu)以及校準方法以解決傳統(tǒng)的校準設(shè)備不能適用于空間重力環(huán)境下的技術(shù)問題。
[0005]本發(fā)明一種非接觸式傳感器校準機構(gòu)，包括標準傳感器、被校準傳感器、束縛帶組件，其特征在于，被校準傳感器通過固定組件安裝在束縛帶組件上方，被校準傳感器外部設(shè)有隔離過渡腔，標準傳感器通過標準傳感器用安裝板和第一三元壓縮彈簧組安裝在隔離過渡腔的上方，束縛帶下方安裝有球頭定心固定端、定心球體、球頭定心萬向調(diào)整翼板和第二三元壓縮彈簧組，球頭定心固定端和隔離過渡腔跨接裝配在束縛帶的下方和上方，定心球體和球頭定心萬向調(diào)整翼板通過第二三元壓縮彈簧組安裝在球頭定心固定端上。
[0006]如前所述固定組件包括被校準傳感器前端固定板和被校準傳感器后端固定板，分別安裝在束縛帶組件的上方和下方，其安裝孔與束縛帶組件的熱開孔位置對應(yīng)，被校準傳感器安裝在被校準傳感器前端固定板上。
[0007]如前所述標準傳感器用安裝板上設(shè)有三個等軌跡圓弧槽，所述三個等軌跡圓弧槽的圓心和安裝在其上的標準傳感器的中心點同軸。
[0008]如前所述第一三元壓縮彈簧組包括三組彈簧組，每組彈簧組包括長螺釘、動態(tài)鎖緊型蝶形螺母和彈簧，三只長螺釘螺桿部分穿過隔離過渡腔，依次套裝彈簧和標準傳感器用安裝板的等軌跡圓弧槽，螺桿上端裝配動態(tài)鎖緊型蝶形螺母進行初步動態(tài)鎖緊。
[0009]如前所述球頭定心固定端下表面為球頭定心固定板，球頭定心固定板下表面具有一個球形凹槽，球頭定心萬向調(diào)整翼板通過第二三元壓縮彈簧組動態(tài)聯(lián)接在球頭定心固定端上，定心球體置于所述球頭定心萬向調(diào)整翼板與球頭定心固定板的球形凹槽之間。
[0010]如前所述第二三元壓縮彈簧組包括三組彈簧組，每組彈簧組包括長螺釘、動態(tài)鎖緊型蝶形螺母和彈簧，三只長螺釘螺桿部分穿過球頭定心萬向調(diào)整翼板，依次套裝彈簧和球頭定心固定端，螺桿上端裝配動態(tài)鎖緊型蝶形螺母進行初步動態(tài)鎖緊。
[0011]如前所述標準傳感器、被校準傳感器和定心球體相對于束縛帶的安裝位置為同軸。
[0012]—種如前所述的非接觸傳感器校準機構(gòu)的裝配方法，包括以下步驟:a)、將被校準傳感器通過固定組件安裝在束縛帶上;b)、將標準傳感器通過標準傳感器用安裝板和第一三元壓縮彈簧組安裝在隔離過渡腔的上方;C)、將球頭定心固定端和安裝了標準傳感器的隔離過渡腔跨接裝配在束縛帶的下方和上方;d)、將球頭定心萬向調(diào)整翼板、定心球體通過第二三元壓縮彈簧組安裝在球頭定心固定端上。
[0013]—種如前所述的非接觸傳感器校準機構(gòu)的校準方法，包括以下步驟:a)、通過分別調(diào)整第一三元壓縮彈簧組和第二三元壓縮彈簧組，進行傳感器校準過程中的標準傳感器空間姿態(tài)的初步調(diào)整;b)、對標準傳感器及被校準傳感器的動態(tài)輸出信號進行比對分析，根據(jù)分析結(jié)果進行被校準傳感器的非接觸式校準。
[0014]如前所述的非接觸傳感器校準機構(gòu)的校準方法，所述a)步驟還包括標準傳感器安裝板沿著三個等軌跡圓弧槽進行轉(zhuǎn)動，進行標準傳感器位置的進一步調(diào)整。
[0015]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在空間微重力環(huán)境以及地面模擬微小重力環(huán)境下的非接觸式傳感器校準，采用隔離裝配、非接觸、萬向動態(tài)調(diào)整的測量方法實現(xiàn)敏感器件特殊工況下的校準，同時有效避免了敏感模塊或器件如加速度傳感器的接觸干擾等異常工況下對傳感器測量精度造成的不利影響。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的非接觸式傳感器校準機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的非接觸式傳感器校準機構(gòu)的俯視圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的非接觸式傳感器校準機構(gòu)的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中標記:I為標準傳感器，2為標準傳感器用安裝板，31為第一三元調(diào)節(jié)壓縮彈簧組，32為第二三元調(diào)節(jié)壓縮彈簧組，4為彈簧，5為隔離過渡腔，6為球頭定心萬向調(diào)整翼板，7為球頭定心固定端，8為定心球體，9為動態(tài)鎖緊型蝶形螺母，10為束縛帶組件，11為等軌跡圓弧旋轉(zhuǎn)槽，12為長螺釘，13為球頭定心固定板，14為球形凹槽，15為被校準傳感器前端固定板，16為被校準傳感器后端固定板，17為被校準傳感器。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]如圖1、圖2、圖3所示為本發(fā)明非接觸式傳感器校準機構(gòu)，包括標準傳感器1、被校準傳感器17、束縛帶組件10，被校準傳感器17通過固定組件安裝在束縛帶組件10上方，在本實施例中固定組件包括被校準傳感器前端固定板15和被校準傳感器后端固定板16，被校準傳感器前端固定板15和被校準傳感器后端固定板16分別位于束縛帶組件1的上方和下方，被校準傳感器前端固定板15和被校準傳感器后端固定板16上的安裝孔與束縛帶組件10的熱開孔位置對應(yīng)，用螺釘連接。被校準傳感器17通過支耳安裝孔螺裝于被校準傳感器前端固定板15上表面。
[0022]標準傳感器I通過標準傳感器用安裝板2和第一三元壓縮彈簧組31安裝在隔離過渡腔5的上方，標準傳感器I通過螺釘?shù)染o固件裝配于標準傳感器用安裝板2對應(yīng)接口上，在標準傳感器用安裝板2上設(shè)有三個局部等軌跡圓弧槽11，三個局部等軌跡圓弧槽11的圓弧為一個圓的一部分軌跡。標準傳感器I在標準傳感器用安裝板2上的安裝位置，使標準傳感器I的中心和三個局部等軌跡圓弧槽11所在圓的圓心同軸。第一三元壓縮彈簧組31包括三組彈簧組，每組彈簧組包括長螺釘12、動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9和彈簧4，在隔離過渡腔5的上表面具有沿一個圓布局的三個孔，三只長螺釘12從隔離過渡腔5上表面的孔內(nèi)穿出，螺釘頭位于隔離過渡腔5內(nèi)，螺桿部分伸出隔離過渡腔5，螺桿部分上依次套裝壓縮彈簧4，標準傳感器用安裝板2的等軌跡圓弧槽11，螺桿上端裝配有動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9，可通過動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9進行初步動態(tài)鎖緊。長螺釘12的直徑稍小于標準傳感器用安裝板2的等軌跡圓弧槽11的槽寬，使長螺釘12可在槽內(nèi)沿槽的軌跡移動。三組彈簧組的形成的三角形的中心位置和標準傳感器用安裝板2上三個局部等軌跡圓弧槽11的圓心以及標準傳感器I的中心A位置同軸。通過第一三元壓縮彈簧組31可以調(diào)整標準傳感器I相對于隔離過渡腔5的位置。通過沿標準傳感器用安裝板2上的等軌跡圓弧槽11轉(zhuǎn)動標準傳感器用安裝板2，可以進一步調(diào)整標準傳感器相對于隔離過渡腔5的位置。從而通過調(diào)整標準傳感器用安裝板2和第一三元壓縮彈簧組31可以實現(xiàn)標準傳感器I相對于隔離過渡腔5在XYZ三軸空間上的位置調(diào)整。
[0023]安裝了標準傳感器I的隔離過渡腔5罩在被校準傳感器17外部，隔離過渡腔5的側(cè)面具有一個開槽，開槽位置朝向與被校準傳感器17的電纜出線171位置一致，使電纜出線171可以伸出隔離過渡腔5，以連接信號傳輸電路。隔離過渡腔5的支耳置于被校準傳感器前端固定板15上端面之上。
[0024]在束縛帶10的下方安裝有球頭定心固定端7、定心球體8、球頭定心萬向調(diào)整翼板6和三元壓縮彈簧組32，球頭定心固定端7安裝在被校準傳感器后端固定板16下方，和隔離過渡腔5上伸出的支耳相對，通過標準緊固件將球頭定心固定端7與隔離過渡腔5在束縛帶10的下方和上方進行跨接裝配。裝配好后，安裝在隔離過渡腔5上方的標準傳感器I的中心A和隔離過渡腔5內(nèi)的被校準傳感器17的中心B相對于束縛帶10的安裝位置為同軸。標準傳感器I可相對于隔離過渡腔5進行空間位置的調(diào)整，因為被校準傳感器17和隔離過渡腔5都是固定安裝在被校準傳感器前端固定板15上端面之上，所以標準傳感器I相對于隔離過渡腔5進行空間位置的調(diào)整即為相對于被校準傳感器17進行空間位置的調(diào)整。
[0025]球頭定心固定端7下表面還包括球頭定心固定板13，兩者可以為一體成型，也可以為固接在一起的兩個零件，球頭定心固定板13下表面具有一個球形凹槽14，球頭定心萬向調(diào)整翼板6通過第二三元壓縮彈簧組32動態(tài)聯(lián)接在球頭定心固定端7上，定心球體8置于所述球頭定心萬向調(diào)整翼板6與球頭定心固定板的球形凹槽14之間。三元壓縮彈簧組32同樣包括三組彈簧組，每組彈簧組包括長螺釘12、動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9和彈簧4，長螺釘12穿過球頭定心萬向調(diào)整翼板6的安裝孔，螺釘頭部位于球頭定心萬向調(diào)整翼板6下方，螺桿部分依次套裝彈簧4和球頭定心固定端7的安裝孔，螺桿上端裝配有動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9，通過動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9進行初步動態(tài)鎖緊。三元壓縮彈簧組32的三個彈簧組形成的三角形的中心點和定心球體8的中心點同軸。通過第二三元壓縮彈簧組32可以以定位球體8為旋轉(zhuǎn)軸心來調(diào)整被校準傳感器17在XYZ三軸平面的位置。
[0026]裝配上述非接觸式傳感器校準機構(gòu)，包括以下裝配步驟:
[0027]a)、將被校準傳感器17通過固定組件安裝在束縛帶10上。具體為:將柔性束縛帶組件10平放，分別將被校準傳感器前端固定板15、被校準傳感器后端固定板16置于柔性束縛帶10的上端面及底部，與柔性束縛帶10的熱開孔位置對應(yīng)，用螺釘裝配，確保接口安裝局部剛性連接。將被校準傳感器17通過其支耳安裝孔螺裝于被校傳感器前端固定板15上端面，確保被校準傳感器17的電纜出線171與柔性束縛帶10長度方向一致，通過被校準傳感器前端固定板15使被校準傳感器17與束縛帶組件10剛性連接；
[0028]b)、將標準傳感器I通過標準傳感器用安裝板2和第一三元壓縮彈簧組31安裝在隔離過渡腔5的上方。具體為:將標準傳感器I通過螺釘裝配于標準傳感器用安裝板2對應(yīng)接口上，將三只長螺釘12從隔離過渡腔5內(nèi)穿出，長螺釘12的頭部留在隔離過渡腔內(nèi)，在穿出的螺桿部分分別套裝三只壓縮彈簧4，再將裝有標準傳感器I的標準傳感器用安裝板2通過三個對應(yīng)等軌跡圓弧槽11套裝于三只長螺釘12之上，并在長螺釘12的螺桿上端分別裝配動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9進行初步動態(tài)鎖緊，使壓縮彈簧4處于壓縮狀態(tài)；
[0029]c)、將球頭定心固定端7和隔離過渡腔5安裝在束縛帶10上。具體為:將球頭固定板13安裝在球頭定心固定端7下方，并使其球頭凹槽14朝下，再將球頭定心固定端7置于被校準傳感器后端固定板16下方，同時將安裝了標準傳感器I的隔離過渡腔5罩于被校準傳感器17之上，使其支耳安裝面置于被校準傳感器前端固定板15上端面之上，確保其開槽位置朝向與被校準傳感器的電纜出線位置一致，再通過標準緊固件，例如螺栓，將球頭定心固定端7與隔離過渡腔5進行跨接裝配，分別安裝在束縛帶10的上方和下方；
[0030]d)、將球頭定心萬向調(diào)整翼板6、定心球體8通過第二三元壓縮彈簧組32安裝在球頭定心固定端7上。具體為:第二三元壓縮彈簧組32的三組長螺釘12從底部穿過球頭定心萬向調(diào)整翼板6，螺釘頭部位于球頭定心萬向調(diào)整翼板6下方，在伸出的螺桿部分分別套裝壓縮彈簧4，再將定心球體8放于球頭定心萬向調(diào)整翼板6上對應(yīng)球形凹槽14位置，放置于球頭定心固定端7下方，確保定心球體8安裝好后置于球頭定心固定端7的對應(yīng)凹槽14內(nèi)，同時將長螺釘12的螺桿部分穿過球頭定心固定端7的對應(yīng)孔位，并在球頭定心固定端7的另一側(cè)采用動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9進行初步鎖緊，使壓縮彈簧4處于壓縮狀態(tài)。
[0031]裝配好非接觸式傳感器校準機構(gòu)后，即可進行校準，校準主要包括以下步驟:a)、通過分別調(diào)整第一三元壓縮彈簧組31和第二三元壓縮彈簧組32，進行傳感器校準過程中的空間姿態(tài)的初步調(diào)整。具體為:分別調(diào)整六只動態(tài)鎖緊型蝶形螺母9沿長螺釘12的螺桿軸向的相對位置，實現(xiàn)傳感器校準過程中的空間姿態(tài)的初步調(diào)整，根據(jù)調(diào)整的需要，還可以通過旋轉(zhuǎn)標準傳感器安裝板2，使第一三元壓縮彈簧組31的長螺釘12的螺桿部分在標準傳感器安裝板2的等軌跡圓弧旋轉(zhuǎn)槽11內(nèi)旋轉(zhuǎn)，進一步調(diào)整標準傳感器I的位置;b)同時對標準傳感器I及被校準傳感器17的動態(tài)輸出信號進行比對分析，根據(jù)分析結(jié)果進行傳感器的非接觸式校準。
[0032]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在空間微重力環(huán)境以及地面模擬微小重力環(huán)境下的非接觸式傳感器校準，采用隔離裝配、非接觸、萬向動態(tài)調(diào)整的測量方法實現(xiàn)敏感器件特殊工況下的校準，同時有效避免了敏感模塊或器件如加速度傳感器的接觸干擾等異常工況下對傳感器測量精度造成的不利影響。
[0033]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項】
1.一種非接觸式傳感器校準機構(gòu)，包括標準傳感器(I)、被校準傳感器(17)、束縛帶組件(10)，其特征在于，被校準傳感器(17)通過固定組件安裝在束縛帶組件(10)上方，被校準傳感器(17)外部設(shè)有隔離過渡腔(5)，標準傳感器(I)通過標準傳感器用安裝板(2)和第一三元壓縮彈簧組(31)安裝在隔離過渡腔(5)的上方，束縛帶(10)下方安裝有球頭定心固定端(7)、定心球體(8)、球頭定心萬向調(diào)整翼板(6)和第二三元壓縮彈簧組(32)，球頭定心固定端(7)和隔離過渡腔(5)跨接裝配在束縛帶(10)的下方和上方，定心球體(8)和球頭定心萬向調(diào)整翼板(6)通過第二三元壓縮彈簧組(32)安裝在球頭定心固定端(7)上。2.如權(quán)利要求1所述非接觸式傳感器校準機構(gòu)，其特征在于，所述固定組件包括被校準傳感器前端固定板(15)和被校準傳感器后端固定板(16)，分別安裝在束縛帶組件(10)的上方和下方，其安裝孔與束縛帶組件(10)的熱開孔位置對應(yīng)，被校準傳感器(17)安裝在被校準傳感器前端固定板(15)上。3.如權(quán)利要求1所述非接觸式傳感器校準機構(gòu)，其特征在于，所述標準傳感器用安裝板(2)上設(shè)有三個等軌跡圓弧槽(11)，所述三個等軌跡圓弧槽(11)的圓心和安裝在其上的標準傳感器(I)的中心點同軸。4.如權(quán)利要求3所述非接觸式傳感器校準機構(gòu)，其特征在于，所述第一三元壓縮彈簧組(31)包括三組彈簧組，每組彈簧組包括長螺釘(12)、動態(tài)鎖緊型蝶形螺母(9)和彈簧(4)，三只長螺釘(12)螺桿部分穿過隔離過渡腔(5)，依次套裝彈簧(4)和標準傳感器用安裝板(2)的等軌跡圓弧槽(11)，螺桿上端裝配動態(tài)鎖緊型蝶形螺母(9)進行初步動態(tài)鎖緊。5.如權(quán)利要求1所述非接觸式傳感器校準機構(gòu)，其特征在于，所述球頭定心固定端(7)下表面為球頭定心固定板(13)，球頭定心固定板(13)下表面具有一個球形凹槽(14)，球頭定心萬向調(diào)整翼板(6)通過第二三元壓縮彈簧組(32)動態(tài)聯(lián)接在球頭定心固定端(7)上，定心球體(8)置于所述球頭定心萬向調(diào)整翼板(6)與球頭定心固定板的球形凹槽(14)之間。6.如權(quán)利要求5所述非接觸式傳感器校準機構(gòu)，其特征在于，所述第二三元壓縮彈簧組(32)包括三組彈簧組，每組彈簧組包括長螺釘(12)、動態(tài)鎖緊型蝶形螺母(9)和彈簧(4)，三只長螺釘(12)螺桿部分穿過球頭定心萬向調(diào)整翼板(6)，依次套裝彈簧(4)和球頭定心固定端(7)，螺桿上端裝配動態(tài)鎖緊型蝶形螺母(9)進行初步動態(tài)鎖緊。7.如權(quán)利要求5所述非接觸式傳感器校準機構(gòu)，其特征在于，所述標準傳感器(I)、被校準傳感器(17)和定心球體(8)相對于束縛帶(10)的安裝位置為同軸。8.—種如上述權(quán)利要求所述的非接觸傳感器校準機構(gòu)的裝配方法，其特征在于，包括以下步驟: 將被校準傳感器(I)通過固定組件安裝在束縛帶(10)上； 將標準傳感器(I)通過標準傳感器用安裝板(2)和第一三元壓縮彈簧組(31)安裝在隔離過渡腔(5)的上方； 將球頭定心固定端(7)和安裝了標準傳感器(I)的隔離過渡腔(5)跨接裝配在束縛帶(10)的下方和上方； 將球頭定心萬向調(diào)整翼板(6)、定心球體(8)通過第二三元壓縮彈簧組(32)安裝在球頭定心固定端(7)上。9.一種如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的非接觸傳感器校準機構(gòu)的校準方法，其特征在于，包括以下步驟: 通過分別調(diào)整第一三元壓縮彈簧組(31)和第二三元壓縮彈簧組(32)，進行傳感器校準過程中的標準傳感器(I)空間姿態(tài)的初步調(diào)整； 對標準傳感器(I)及被校準傳感器(17)的動態(tài)輸出信號進行比對分析，根據(jù)分析結(jié)果進行被校準傳感器(17)的非接觸式校準。10.如權(quán)利要求9所述非接觸式傳感器校準機構(gòu)的校準方法，其特征在于，所述將被校準傳感器(I)通過固定組件安裝在束縛帶(10)上，還包括:標準傳感器安裝板(2)沿著三個等軌跡圓弧槽(11)進行轉(zhuǎn)動，進行標準傳感器(I)位置的進一步調(diào)整。
【文檔編號】G01D18/00GK106092179SQ201610744563
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月28日
【發(fā)明人】余定展, 楊曉, 林雙, 蘇敏
【申請人】航天恒星科技有限公司