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公開番号2024178097
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-24
出願番号2024041784
出願日2024-03-16
発明の名称ベース歪み発生装置およびベース歪み感度計測システム
出願人浙江大学,ZHEJIANG UNIVERSITY
代理人個人,個人
主分類G01M 7/02 20060101AFI20241217BHJP(測定;試験)
要約【課題】被測定センサのベース感度を検出するためのベース歪み発生装置を提供する。
【解決手段】ベースひずみ発生装置は、クランプ組立部品を設置し、ひずみ梁の中央部をクランプすることにより、取付け構造の位置を固定する。それによって、取付け構造に設置された被測定センサは、ひずみビームの振動により追加の加速度成分を生成しない。同時に、2組の磁気回路装置を設置し、磁気回路装置は歪みビームの両端に正弦波励振を与え、歪みビームの両端を前後に揺動させる。また、正弦波励振の強度と周波数を制御することにより、安定した振幅の振動を発生させることができ、異なる周波数や異なるベースひずみでのベースひずみ感度を測定することができる。これにより、被測定センサの設置位置においての変位がなくなり、被測定センサに追加の加速度出力が発生することがなくなり、ベースひずみ感度の測定精度が向上する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被測定センサのベース感度を測定するために使用されるベース歪み発生装置であって、
ベース、ひずみ梁、クランプ組立部品、ベースに固定して接続される二組の磁気回路装置を含み、
前記ひずみ梁は、その中央には被測定センサを固定して取り付けるための取付け構造が設けられており、
前記クランプ組立部品は、前記ベースに固定して連結され、前記ひずみ梁の中央部に前記取付け構造の位置を固定するに使用され、
前記磁気回路装置は、前記ひずみ梁の両端にそれぞれ一組が設けられ、前記磁気回路装置により前記ひずみ梁の両端に正弦波励振を与え、前記ひずみ梁の両端を往復運動させ、正弦波励起の方向は被測定センサの感応軸の方向と平行である、
ことを特徴とするベース歪み発生装置。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
前記クランプ組立部品と前記ひずみ梁の中央部とが線接触によりクランプされていることを特徴とする請求項１に記載のベース歪み発生装置。
【請求項３】
前記取付け構造は取付け穴が設けられ、前記取付け穴は前記ひずみ梁を貫通し、前記取付け穴の中心軸は正弦波励振の方向と平行であり、被測定センサが取付け穴に固定して取り付けられている場合、被測定センサの感応軸は取付け穴の中心軸と一致する、ことを特徴とする請求項２に記載のベース歪み発生装置。
【請求項４】
前記クランプ組立部品は、フレーム、固定ロッド、可動ネジを含み、
前記プレームは、底板と片持ちアームを備え、前記底板はベースに固定されており、
前記固定ロッドは、底板上に固定的に配置され、前記固定ロッドの上面はひずみ梁の下面と対向しており、前記固定ロッドの上面とひずみ梁の下面との間には隙間があり、
前記可動ネジは、片持ちアームにボルトで固定されており、前記可動ネジの取り付け方向は前記固定ロッドの中心軸と一致し、取り付け穴の中心軸と直交して交差しており、前記可動ネジの底面と前記ひずみ梁の上面とは対向配置されており、前記可動ネジの下面と前記ひずみ梁の上面との間に隙間があり、
前記可動ネジを回転させると、前記可動ネジと前記固定ロッドとが接近し、前記ひずみ梁が前記可動ネジと前記固定ロッドとの間に挟持される、
ことを特徴とする請求項３に記載のベース歪み発生装置。
【請求項５】
前記ひずみ梁の上面に第１の位置決め溝が設けられ、前記可動ネジは、前記ひずみ梁に近い側の端部に第１円錐部が設けられており、前記第１円錐部の最小直径は前記第１の位置決め溝の内径より小さく、前記第１円錐部の最大直径は前記第１の位置決め溝の内径より大きく、前記ひずみ梁がクランプされるとき、前記第１円錐部の少なくとも一部が前記第１の位置決め溝に挿入される、ことを特徴とする請求項４に記載のベース歪み発生装置。
【請求項６】
前記ひずみ梁の下面には第２の位置決め溝が設けられ、前記固定ロッドは、前記ひずみ梁に近い側の端部に第２円錐部が設けられており、前記第２円錐部の最小直径は第２の位置決め溝の内径より小さく、前記第２円錐部の最大直径は第２の位置決め溝の内径より大きく、ひずみ梁がクランプされるとき、前記第２円錐部の少なくとも一部が第２の位置決め溝に挿入される、ことを特徴とする請求項５に記載のベース歪み発生装置。
【請求項７】
前記クランプ組立部品は、第１のＴ形鋼、第２のＴ形鋼、閉鎖板、複数の第１の円弧片、複数の第２の円弧片、支持ブロックを含み、
前記第１のＴ形鋼は、互いに固定的に接続された第１の水平部分と第１の垂直部分を含み、
前記第２のＴ形鋼は、互いに固定的して接続された第２の水平部と第２の垂直部を含み、前記第１の水平部と前記第２の水平部は対向して配置され、前記第１の水平部と前記第２の水平部との間には隙間があり、前記第１の垂直部分と前記第２の垂直部分は対向して配置されており、前記第１の垂直部分と前記第２の垂直部分の間には隙間があり、
前記閉鎖板は、前記第１の垂直部分の上面および前記第２の垂直部分の上面を覆い、それぞれ前記第１の垂直部分の上面および前記第２の垂直部分の上面に固定して接続され、
前記第１の円弧片は、前記第１の垂直部分の前記第２の垂直部分に近い表面に固定して接続され、
前記第２の円弧片は、前記第２の垂直部分の前記第１の垂直部分に近い表面に固定して接続されており、各前記第１の円弧片は、その反対側に前記第２の円弧片を有し、前記第１の円弧片と前記第２の円弧片は同一の水平面上に位置し、
前記支持ブロックは、前記第１のＴ形鋼と前記第２のＴ形鋼との間に設置され、前記第１の水平部分と前記支持ブロックとの間に第１の距離が設けられ、前記第２の水平部分と前記支持ブロックとの間に第２の間隔が設けられており、
前記クランプ組立部品の使用時は、前記ひずみ梁の中央部分が前記第１の円弧片と前記第２の円弧片の間にクランプされ、前記ひずみ梁の底部が前記支持ブロックの上面に押し付けられ、前記ひずみ梁が前記支持ブロックにより支持されている、
ことを特徴とする請求項３に記載のベース歪み発生装置。
【請求項８】
前記クランプ組立部品は、さらに、溝、支持ビードを含み、
前記溝は、前記支持ブロックの上面に設けられ、
前記支持ビードは、前記溝に埋め込まれており、前記溝の表面は前記支持ビードの形状に一致し、
前記クランプ組立部品の使用状態において、前記支持ビードの上部と前記ひずみ梁の底面との間に点接触が形成され、前記支持ビードの底部と前記溝の表面との間に面接触が形成され、それによって、前記ひずみ梁が前記支持ブロックにより支持されている、
ことを特徴とする請求項７に記載のベース歪み発生装置。
【請求項９】
前記クランプ組立部品は、さらに、締付補助機構を含み、
前記締付補助機構は、前記第２垂直部の前記第１垂直部から遠く離れた側に設けられており、
前記第１のＴ形鋼が前記ベース上にねじ止め固定され、かつ、前記ひずみ梁の中央部が前記第１の円弧片と前記第２の円弧状片の間に位置するとき、前記締付補助機構が前記第２のＴ形鋼に接近する方向に移動されて締め付けられ、前記締付補助機構が第２の垂直部に押し付け、それによって、前記第２の円弧片が前記ひずみ梁の中央部に押し付けられ、前記第１の円弧片と前記第２の円弧片が前記ひずみ梁の中央部分をクランプする、
ことを特徴とする請求項８に記載のベース歪み発生装置。
【請求項１０】
ベース歪み感度測定システムであって、請求項１～９に記載のベース歪み発生装置、被測定センサ、少なくとも２つのひずみゲージ、２つの変位センサ、制御装置を含み、
前記ベース歪み発生装置は、ベース、ひずみ梁、クランプ組立部品、二組の磁気回路装置を含み、
前記被測定センサは、前記ひずみ梁の中央部にある取付け構造により固定して設置され、
前記ひずみゲージは、前記ひずみ梁の中央部に固定して設置され、前記取付け構造の設定範囲内のひずみ値の測定に使用され、
前記変位センサは、各磁気回路装置に一つ設置されており、前記変位センサは前記ひずみ梁が静止しているときの前記ひずみ梁の両端の初期位置を測定するために使用され、前記ひずみ梁の両端の初期位置をゼロ変位点とした後、フィードバック制御を通じて、前記ひずみ梁の両端が変位ゼロ点の両側で常に同じ振幅で揺動するように維持し、
前記制御装置は、前記磁気回路装置、前記被測定センサ、前記ひずみゲージおよび前記変位センサにそれぞれ接続され、少なくとも前記磁気回路装置による正弦波励磁の大きさおよび周波数を制御し、前記ひずみゲージが出力するひずみ値を取得し、前記変位センサが出力する変位値を取得し、前記被測定センサが出力する加速度値を取得する、
ことを特徴とするベース歪み感度測定システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ計測技術の分野に関し、特に、ベースひずみ発生装置およびベースひずみ感度計測システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
圧電型加速度センサは圧電感応素子の圧電効果を利用した慣性センサであり、主な構成要素はベース、圧電感応素子、質量ブロック（おもり）で構成され、その構造は圧縮型とシェア型（せん断型）に分けられる。
【０００３】
圧電型加速度センサは、動作時に振動を受ける被測定物に固定する必要があり、その際、質量ブロックが圧電感応素子に交番応力を加える。測定時、圧縮型振動センサの受感部はセンサベース上に直接配置され、両者は面接触しているため、歪みによるベースの変形の影響は比較的大きくなる。
【０００４】
圧電型加速度センサの取付け面が曲がっている場合、圧電型加速度センサのベースに歪みが生じ、内部の圧電素子に応力がかかり分極現象が発生し、誤出力が発生する。このため、ベース歪みに対して誤応答が発生し、この誤応答によって出力される加速度値とベース歪みとの比率をベース歪み感度と呼ぶ。
【０００５】
中国国家規格「ＧＢ／Ｔ１３８２３．６－１９９２振動および衝撃センサの校正方法――ベース歪み感度測定」に従って、１５００ｍｍ×７６ｍｍ×１２．５ｍｍの鋼製梁を用いて、一端を固定しひずみ梁とする。ひずみ梁の固定端から４０ｍｍの位置に振動測定センサを設置し、振動測定センサの中心線がひずみ梁の表面に垂直となる。ひずみ梁の自由端に一定大きさの力を加えてひずみ梁を湾曲させると、測定対象の加速度センサのベースに一定量の曲げ応力εが発生する。その後、ひずみ梁を解放して、ひずみ梁をその固有振動数で振動させる。加速度センサは出力加速度αを生成する。取付け軸を中心に加速度センサを回転させ、これによって、生成された最大出力α
max
が得られ、ベース歪み感度は次のように定義される。
JPEG
2024178097000002.jpg
25
153
【０００６】
ベース歪み感度を測定するために現在使用されている方法は、ひずみ梁の一端を固定し、自由端に力を加えて、測定対象のセンサが取り付けられている場所に規定されたベース歪みの値を生じさせ、その後ひずみ梁を解放して、ひずみ梁をその固有振動数で振動させ、または、ひずみ梁の自由端に定常状態の励起を加えてひずみ梁を曲げる。然し、上記二つの方法では、測定センサをひずみ梁の固定端から４０ｍｍ離して設置するため、振動時に測定センサの感応軸に付加的な加速度成分が発生し、その影響を受けてベース歪みの測定精度が低下してしまう。
【発明の概要】
【０００７】
そこで、従来は、被測定センサをひずみ梁の固定端から４０ｍｍ離れた位置に設置していたため、振動時に被測定センサの感応軸に加速度成分が付加的に発生し、その結果、ベース歪み感度の測定精度に影響を及ぼすという問題点があった。それを解決するため、ベース歪み発生装置およびベース歪み感度試験装置を提供することが必要である。
【０００８】
まず、本願発明は、被測定センサのベース感度を検出するためのベース歪み発生装置を提供するものであり、前記ベース歪み発生装置は、以下の構成からなる：
ベース、
ひずみ梁であって、その中央には被測定センサを固定して取り付けるための取付け構造が設けられているひずみ梁、
【０００９】
クランプ組立部品であって、組立部品で構成される挟み締め具であり、前記ベースに固定して連結され、ひずみ梁の中央部に前記取付け構造の位置を固定するに使用されるクランプ組立部品、
ベースに固定して接続される二組の磁気回路装置であって、ひずみ梁の両端にそれぞれ一組の磁気回路装置が設けられ、その磁気回路装置によりひずみ梁の両端に正弦波励振を与え、ひずみ梁の両端を往復運動させ、正弦波励起の方向は被測定センサの感応軸の方向と平行である、二組の磁気回路装置。
【００１０】
一方、本願発明は、以下の構成を含むベース歪み感度測定システムも提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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