基于压电效应开发的用于发动机羽流力/力矩测量系统,对其进行在线标定是需点解决的技术难题之一。针对立式结构的羽流力/力矩测量系统,选择液压力源配合标准力传感器的加载方式,设计了具备远程操作、在线标定、实时校准功能的标定平台。分析了六维力标定的加载方法以及加载力与传感器受力之间的关系,建立了六维力加载力学模型。对测试系统进行静态标定试验,得到了压电式六维力传感器各分量的线性拟合直线方程。试验表明:该六维力标定系统稳定、可靠,具有精度高、操作简便、对环境影响小等优点。 现有的标定方法和标定装置需要以传感器从设备上拆卸为前提，传感器加载-数控切管机液压切管机倒角机价格低电动弯管机多少钱无法实现在线标定，且需要更换标定转接装置，给操作带来不便。标准力源施加无法远程操作。以上这些标定方法对于羽流力/力矩测量系统都不适用。本文面向压电式六维力测试系统，设计了一种立式标定测试一体化结构。通过建立加载力学模型和静态标定实验验证该六维力在线标定系统的可靠性。1测量系统在线标定压电式六维力传感器作为羽流力/力矩测量系统的核心测量元件，其基本结构如图1所示。为满足三向力(Fx，Fy，Fz)和三向力矩(Mx，My，Mz)的测量要求，4个三分量力传感器采用正方形布置，分别定义为1#，2#，3#，4#测量单元。每个测量单元受力的正方向如图中箭头所示，定义其受力大小为F、4。图1压电传感器结构在羽流力/力矩测量系统中，本文由张家港切管机网站采集网络资源整理! http://www.qieguanji.cc压电式六维力传感器上表面固定到的基体上，下表面通过转接装置与试验件连接。传感器在安装到测量系统前需在实验室进行静态标定实验，通过标定得到4个测量单元各分量的灵敏度。计算六维力传感器的非线性误差、重复性误差等性能指标。安装到测量系统基体上之后，随着羽流试验工况、环境的变化，对测量系统进行在线标定。由于羽流试验工况复杂，对测量系统进行在线标定提出了如下要求:1)能实现对六维力各分量单独施加标准载荷;2)测量系统搭建完成，传感器不再拆卸，试车前和试车后进行实时校准;3)有较好的加载精度和重复精度;4)由于实验环境原因，标定系统必须满足远距离操作的要求。2在线标定平台设计根据羽流力/力矩测量特点，设计如图2所示的标定平台通过静态标定可以得到压电式六维力传感器的非线性误差、重复性误差等各项性能指标。测量系统首次搭建完成后，在地面对其进行在线标定。通过与实验室标定数据进行对比来验证在线标定系统的精度和可靠性。采用逐级加载法，分别施加6个单维力对其进行标定。根据最小二乘法将标定数据进行线性拟合，可得在各个单维外力加载时输出信号的线性回归方程［8］。各方向输出的回归直线方程形式为式中拟合直线斜率a是计算压电传感器各项性能的重要参数。设实验室标定六维力各分量时，其静态标定拟合直线的斜率分别为ax，ay，az，aMx，aMy，aMz;在线标定时，静态标定拟合直线的斜率分别为a表1所示为对比实验室标定和在线标定拟合直线斜率。通过数据对比可以看到，在线标定和实验室标定两条拟合曲线的斜率接近一致，说明在线标定与实验室标定一致性较好，在线标定系统稳定可靠。表1标定拟合曲线斜率对比参数实验室标定在线标定传感器加载-数控切管机液压切管机倒角机价格低电动弯管机多少钱本文由张家港切管机网站采集网络资源整理! http://www.qieguanji.cc