一种倾角传感器动态性能测试台架

技术领域

本发明涉及一种倾角传感器动态性能测试台架。

背景技术

根据基本的物理原理，在一个系统内部，速度是无法测量的，但却可以测量其加速度。如果初速度已知，就可以通过积分算出线速度，进而可以计算出直线位移，而倾角传感器就是运用惯性原理的一种加速度传感器。当倾角传感器静止时也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度，重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角。一般意义上的倾角传感器是静态测量或者准静态测量，一旦有外界加速度，那么加速度芯片测出来的加速度就包含外界加速度，故而计算出来的角度就不准确了。

倾角传感器由于其安装简单、非接触式检测、精度高等特点被应用到各个领域中。例如，高精度激光仪器水平度测量、工程机械设备调平、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、船舶航行的姿态测量、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。因为倾角传感器的用途广泛，倾角传感器工作的可靠性也越来越重要，所以，产品出厂之前必须经过严格的测试或者使用一段时间后进行校验以确保产品使用的可靠性。

目前的倾角传感器通过自动化校准与测试系统可以对其实现流程化校准与测试。该系统主要用于对某型单轴倾角传感器的检测，可实现对24个被测件的同步测试。系统通过高密度的机械结构与伺服控制单元与圆光栅，提供稳定的倾斜角度控制并获得精确的角度反馈。通过检测被测件的反馈角度，分析线性度来判断被测件是否合格。倾角传感器自动化校准与测试系统是一部具有高精确度的自动化测试系统，系统的定位精度小于0.001，旋转角度反馈精度可达0.007。

虽然现有技术中使用的倾角传感器自动化校准与测试系统能够实现对倾角传感器高精度的性能检测，但是也存在成本过高、结构复杂等缺点，在某些应用场景下，倾角传感器的精度不需要太高，此时就造成了成本的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题提供一种降低倾角传感器动态性能测试成本，使用更加简洁的倾角传感器动态性能测试台架。

为达到上述目的本发明公开了一种倾角传感器动态性能测试台架，其结构特点是：机架上转动安装有转轴，转轴上安装有测试平台，测试平台上安装有用于夹持倾角传感器的夹具，机架安装用于检测转轴转动角度的编码器，机架上还安装有用于控制转轴转动角度的节点控制器。

实验时将被测倾角传感器通过夹具夹装在转动平台之上，然后测试在不同角度下倾角传感器性能是否稳定，使用节点控制器可以控制转轴的旋转角度，减小因转动时的加速度对实验结果造成的误差，转轴上安装有编码器，编码器能够精确的检测转动平台转动前后角度的差值，将测试后倾角传感器所测转动前后角度差值与之对比，便可对倾角传感器动态性能进行评估。本装置的技术方案以极低的设备成本即可实现对倾角传感器动态性能的检测，大大节省了测试花费，并且本装置结构简单、便于携带，极具实用价值。

关于节点控制器的具体结构，节点控制器包括安装在机架上的压盘，转轴上固定安装有节点盘，节点盘压靠在压盘上，压盘上开设有顶簧孔，顶簧孔中安装有顶球，顶簧孔中安装有一端顶靠在顶簧孔底部、另一端顶靠在顶球上的顶簧，节点盘上开设有节点槽，节点槽和顶簧孔分别位于节点盘和压盘的压合面上，顶簧将顶球顶靠在节点槽中。采用上述结构后，使用节点控制器可以控制转轴的旋转角度，减小因倾角传感器转动时产生的加速度对实验结果造成的误差。

关于机架的具体结构，机架包括底座，底座上固定安装有两个左右相互间隔的转轴支架，转轴支架上安装有轴承，转轴左右延伸，转轴插装在轴承中，底座上还安装有控制器支架，控制器支架位于两个转轴支架的右侧。

关于节点控制器的组合结构，控制器支架上开设有方孔，压盘呈方形装并且卡装在方孔中，压盘上开设有左右贯穿的避让孔，转轴通过避让孔穿过压盘，节点盘上开设有长圆孔，转轴穿过压盘的一端设有截面形状与长圆孔相匹配的定位块，定位块穿过长圆孔，定位块穿过长圆孔的一端设有螺纹，该螺纹上螺装有将节点盘压靠在压盘上的圆螺母。通过转动圆螺母可以控制压盘和节点盘的间距，进而可以控制顶球越过顶簧孔时转动转轴所需要的力度。

为了增加实验数据的可靠性，测试倾角传感器在不同角度下的实验情况，压盘上开设有多个顶簧孔，多个顶簧孔围绕转轴呈环形排列，每个顶簧孔中均安装有顶簧和顶球，节点盘上开设有多个节点槽，节点槽呈半球型，节点槽的大小、数量和位置与顶簧孔一一对应。

为了避免节点控制器动作过程顶球滑脱，相邻两个节点槽之间开设有滑槽，滑槽位于顶球的旋转路径上。

为了使压盘和节点盘转动配合更加顺畅，压盘上设有凹沿，凹沿呈圆形内凹状，节点盘上设有与凹沿相匹配的凸沿，凸沿呈圆形外凸状，凸沿压靠在凹沿中并且两者转动配合，凸沿和凹沿分别位于节点槽和节点盘的压合面上。通过凹沿和凸沿相互配合，更加方便压盘和节点盘装配。

关于夹具的具体结构，夹具包括固定安装在测试平台上的固定夹块，位于固定夹块侧部设有滑动安装在测试平台上的活动夹块，固定夹块中转动安装有螺杆，螺杆的两端伸出固定夹块，活动夹块中开设有与螺杆相配合的螺纹孔，螺杆其中一端螺装在螺纹孔中，螺杆的另一端固装有用于转动螺杆的旋扭，固定夹块和活动夹块上均设有用于夹持倾角传感器的夹板。通过转动旋扭可以迫使与活动夹块靠近或远离固定夹块，从而利用两者上部的夹板对倾角传感器进行夹持。

关于编码器的结构，底座上安装有编码器支架,编码器支架位于两个转轴支架的右侧，编码器为轴套型高精度编码器，编码器的内筒插装在转轴上并且与转轴固定连接，编码器的外筒与编码器支架固定连接。

关于测试平台的安装结构，位于两个转轴支架之间的转轴轴段上设有安装槽，安装槽沿转轴长度方向横向延伸，测试平台卡装在安装槽中，转轴上安装有穿过转轴和测试平台并将两者固定连接的螺栓。

综上所述，本发明的有益效果在于：利用高精度编码器的转角数据与倾角传感器测得数据进行对比，测试在不同角度下倾角传感器性能是否稳定，使用节点控制器可以控制转轴的旋转角度，减小因转动时的加速度对实验结果造成的误差。本装置的技术方案以极低的设备成本即可实现对倾角传感器动态性能的检测，大大节省了测试花费，并且本装置结构简单、便于携带，极具实用价值。

附图说明

图1为测试台架的前视结构示意图；

图2为测试台架的俯视结构示意图；

图3为节点控制器的结构示意图；

图4为压盘的结构示意图；

图5为节点盘的结构示意图；

图6为夹具的结构示意图；

图7为测试平台的安装结构示意图；

图8为倾角传感器和编码器所测动态性能曲线。

图中：1、机架；2、转轴支架；3、编码器支架；4、编码器；5、转轴；6、测试平台；7、夹具；8、节点控制器；9、定位块；10、压盘；11、节点盘；12、圆螺母；13、顶簧孔；14、顶簧；15、顶球；16、节点槽；17、滑槽；18、凸沿；19、避让孔；20、长圆孔；21、凹沿；22、控制器支架；23、固定夹块；24、活动夹块；25、旋扭；26、夹板；27、螺杆；28、安装槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。

一种倾角传感器动态性能测试台架，机架1上转动安装有转轴5，转轴5上安装有测试平台6，测试平台6上安装有用于夹持倾角传感器的夹具7，机架1安装用于检测转轴5转动角度的编码器4，机架1上还安装有用于控制转轴5转动角度的节点控制器8。参照附图1，实验时将被测倾角传感器通过夹具7夹装在转动平台之上，然后测试在不同角度下倾角传感器性能是否稳定，使用节点控制器8可以控制转轴5的旋转角度，减小因转动时的加速度对实验结果造成的误差，转轴5上安装有编码器4，编码器4能够精确的检测转动平台转动前后角度的差值，将测试后倾角传感器所测转动前后角度差值与之对比，便可对倾角传感器动态性能进行评估。参照附图8，为倾角传感器测试结果，由图中可以看到，倾角传感器动态性能曲线与高精度编码器所测动态性能曲线基本相同，本装置的技术方案以极低的设备成本即可实现对倾角传感器动态性能的检测，大大节省了测试花费，并且本装置结构简单、便于携带，极具实用价值。

关于节点控制器的第一种实施例，参照附图3，节点控制器8包括安装在机架1上的压盘10，转轴5上固定安装有节点盘11，节点盘11压靠在压盘10上，压盘10上开设有顶簧孔13，顶簧孔13中安装有顶球15，顶簧孔13中安装有一端顶靠在顶簧孔13底部、另一端顶靠在顶球15上的顶簧14，节点盘11上开设有节点槽16，节点槽16和顶簧孔13分别位于节点盘11和压盘10的压合面上，顶簧14将顶球15顶靠在节点槽16中。采用上述结构后，使用节点控制器8可以控制转轴5的旋转角度，减小因倾角传感器转动时产生的加速度对实验结果造成的误差。

参照附图1，关于机架的第一种实施例，机架1包括底座，底座上固定安装有两个左右相互间隔的转轴支架2，转轴支架2上安装有轴承，转轴5左右延伸，转轴5插装在轴承中，底座上还安装有控制器支架22，控制器支架22位于两个转轴支架2的右侧。

关于节点控制器8的组合结构，参照附图4，控制器支架22上开设有方孔，压盘10呈方形装并且卡装在方孔中，压盘10上开设有左右贯穿的避让孔19，转轴5通过避让孔19穿过压盘10，参照附图5，节点盘11上开设有长圆孔20，转轴5穿过压盘10的一端设有截面形状与长圆孔20相匹配的定位块9，定位块9穿过长圆孔20，定位块9穿过长圆孔20的一端设有螺纹，该螺纹上螺装有将节点盘11压靠在压盘10上的圆螺母12。通过转动圆螺母12可以控制压盘10和节点盘11的间距，进而可以控制顶球15越过顶簧孔13时转动转轴5所需要的力度。

为了增加实验数据的可靠性，参照附图4，测试倾角传感器在不同角度下的实验情况，压盘10上开设有多个顶簧孔13，多个顶簧孔13围绕转轴5呈环形排列，每个顶簧孔13中均安装有顶簧14和顶球15，节点盘11上开设有多个节点槽16，节点槽16呈半球型，节点槽16的大小、数量和位置与顶簧孔13一一对应。为了避免节点控制器8动作过程顶球15滑脱，参照附图5，相邻两个节点槽16之间开设有滑槽17，滑槽17位于顶球15的旋转路径上。

为了使压盘10和节点盘11转动配合更加顺畅，参照附图3，压盘10上设有凹沿21，凹沿21呈圆形内凹状，节点盘11上设有与凹沿21相匹配的凸沿18，凸沿18呈圆形外凸状，凸沿18压靠在凹沿21中并且两者转动配合，凸沿18和凹沿21分别位于节点槽16和节点盘11的压合面上。通过凹沿21和凸沿18相互配合，更加方便压盘10和节点盘11装配。

参照附图6，关于夹具的第一种实施例，夹具7包括固定安装在测试平台6上的固定夹块23，位于固定夹块23侧部设有滑动安装在测试平台6上的活动夹块24，固定夹块23中转动安装有螺杆27，螺杆27的两端伸出固定夹块23，活动夹块24中开设有与螺杆27相配合的螺纹孔，螺杆27其中一端螺装在螺纹孔中，螺杆27的另一端固装有用于转动螺杆27的旋扭25，固定夹块23和活动夹块24上均设有用于夹持倾角传感器的夹板26。通过转动旋扭25可以迫使与活动夹块24靠近或远离固定夹块23，从而利用两者上部的夹板26对倾角传感器进行夹持。

在夹具的其他实施例中，夹具还可以使用压板。

参照附图1、附图2，关于编码器4的结构，机架1上安装有编码器支架3,编码器支架3位于两个转轴支架2的右侧，编码器4为轴套型高精度编码器4，编码器4的内筒插装在转轴5上并且与转轴5固定连接，编码器4的外筒与编码器支架3固定连接。

参照附图6，关于测试平台6的安装结构，位于两个转轴支架2之间的转轴5轴段上设有安装槽28，安装槽28沿转轴5长度方向横向延伸，测试平台6卡装在安装槽28中，转轴5上安装有穿过转轴5和测试平台6并将两者固定连接的螺栓。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。