离心机的校准和微调

  lee ·  2011-07-26 11:25  ·  6296 次点击
在应用离心机对具有零频响应的传感器进行一次校准时(primarycalibration),将传感器安装在离心机台面(或转臂)距离心机旋转中心半径为R的测定位置。当离心机进入稳定高速旋转时,传感器将承受恒定的向心加速度,同时输出相应的电压。不断地调整离心机的转速,就可使传感器在不同的载荷情况下输出不同的电压。从传感器灵敏度系数校准公式可知,校准中除需较准确地测量离心机转速及输出电压外,传感器质量中心半径R的测定十分重要。然传感器质量中心不同于几何中心,较难测定。现将讨论传感器用离心机法进行校准时,由质量中心确定引起的微调搜寻法和位置旋转法。
微调搜寻法传感器安装在微位移机构上,其敏感轴沿转筒半径方向离心机旋转以前,转筒以(250-300)rpm的转速旋转,传感器借助微位移机构沿敏感轴方向转移,直到其输出最小近似等于零。转筒停转,微位移机构锁紧定位。此时,转筒自转轴的垂直轴线即是传感器的质量中心位置。由此可较精确地测得离心机旋转中心到传感器质量中心的半径。
位置旋转法
位置旋转法是将被校传感器在离心机上进行两次校准。每次校准时传感器安装在转台或转臂的同一位置,只是将其敏感轴沿半径方向转动180度。两次传感器在离心机台面(或转臂)的安装如图所示,其校准方法简述如下。图中O1为传感器的几何中心,Om为传感器质量中心,ro为离心机旋转轴至传感器几何中心的半径,△r为几何中心0l与质量中心Om间的距离。校准时a1和a2分别为两次校准中离心机稳速高速旋转时对传感器输入的加速度,v1和v2分别为两次校准时传感器的电压输出,n为离心机两次校准中采用的旋转转速。进一步推敲可知用此方法不必知道传感器的几何中心,只要在两次校准中该传感器以同一位置装于台面的安装点(仅沿敏感轴转动l80度)。国内有些单位出于设计的需要,为确定传感器的质量中心,采用在离心机同一处不断改动、调整传感器的装夹位置以使两次校准输出电压相等,则此时传感器的装夹位置即是质量中心。
通过对AS-50B型应变式加速度计(日本产)和J501—250型压组式加速度计(法国产)采用微调搜寻法和位置旋转法在离心机上进行的校准,两种方法校准得到的传感器灵敏度不确定度均小于1%。
2)微调搜寻法校准精度相对较高,操作方便,但对设备的要求较复杂。而位置旋转法进行校准对设备要求较简单,但对传感器在台面位置的安装重复性要求较高。
3)采用位置旋转法,不需要精确测量传感器的质量中心位置,并能消除仪器设备和环境引起的系统误差影响。建议在条件许可的情况下,对传感器进行离心机法校准时应首先采用该方法。

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