本发明公开了一种非接触式传感器校准机构，包括标准传感器、被校准传感器、束缚带组件，被校准传感器通过固定组件安装在束缚带组件上方，被校准传感器外部设有隔离过渡腔，标准传感器通过标准传感器用安装板和第一三元压缩弹簧组安装在隔离过渡腔的上方，束缚带下方安装有球头定心固定端、定心球体、球头定心万向调整翼板和第二三元压缩弹簧组，球头定心固定端和隔离过渡腔跨接装配在束缚带的下方和上方，定心球体和球头定心万向调整翼板通过第二三元压缩弹簧组安装在球头定心固定端上。本发明解决了空间微重力环境以及地面模拟微小重力环境下的非接触式传感器校准的问题。
1.一种非接触式传感器校准机构，包括标准传感器(1)、被校准传感器(17)、束缚带(10)，其特征在于，被校准传感器(17)通过固定组件安装在束缚带(10)上方，被校准传感器(17)外部设有隔离过渡腔(5)，标准传感器(1)通过标准传感器用安装板(2)和第一三元压缩弹簧组(31)安装在隔离过渡腔(5)的上方，束缚带(10)下方安装有球头定心固定端(7)、定心球体(8)、球头定心万向调整翼板(6)和第二三元压缩弹簧组(32)，球头定心固定端(7)和隔离过渡腔(5)跨接装配在束缚带(10)的下方和上方，定心球体(8)和球头定心万向调整翼板(6)通过第二三元压缩弹簧组(32)安装在球头定心固定端(7)上。
2.如权利要求1所述非接触式传感器校准机构，其特征在于，所述固定组件包括被校准传感器前端固定板(15)和被校准传感器后端固定板(16)，分别安装在束缚带(10)的上方和下方，其安装孔与束缚带(10)的热开孔位置对应，被校准传感器(17)安装在被校准传感器前端固定板(15)上。
3.如权利要求1所述非接触式传感器校准机构，其特征在于，所述标准传感器用安装板(2)上设有三个等轨迹圆弧槽(11)，所述三个等轨迹圆弧槽(11)的圆心和安装在其上的标准传感器(1)的中心点同轴。
4.如权利要求3所述非接触式传感器校准机构，其特征在于，所述第一三元压缩弹簧组(31)包括三组弹簧组，每组弹簧组包括长螺钉(12)、动态锁紧型蝶形螺母(9)和弹簧(4)，三只长螺钉(12)螺杆部分穿过隔离过渡腔(5)，依次套装弹簧(4)和标准传感器用安装板(2)的等轨迹圆弧槽(11)，螺杆上端装配动态锁紧型蝶形螺母(9)进行初步动态锁紧。
5.如权利要求1所述非接触式传感器校准机构，其特征在于，所述球头定心固定端(7)下表面为球头定心固定板(13),球头定心固定板(13)下表面具有一个球形凹槽(14)，球头定心万向调整翼板(6)通过第二三元压缩弹簧组(32)动态联接在球头定心固定端(7)上，定心球体(8)置于所述球头定心万向调整翼板(6)与球头定心固定板的球形凹槽(14)之间。
6.如权利要求5所述非接触式传感器校准机构，其特征在于，所述第二三元压缩弹簧组(32)包括三组弹簧组，每组弹簧组包括长螺钉(12)、动态锁紧型蝶形螺母(9)和弹簧(4)，三只长螺钉(12)螺杆部分穿过球头定心万向调整翼板(6)，依次套装弹簧(4)和球头定心固定端(7),螺杆上端装配动态锁紧型蝶形螺母(9)进行初步动态锁紧。
7.如权利要求5所述非接触式传感器校准机构，其特征在于，所述标准传感器(1)、被校准传感器(17)和定心球体(8)相对于束缚带(10)的安装位置为同轴。
8.一种如权利要求1至7中任意一项所述的非接触式传感器校准机构的装配方法,其特征在于,包括以下步骤:
将被校准传感器(1)通过固定组件安装在束缚带(10)上；
将标准传感器(1)通过标准传感器用安装板(2)和第一三元压缩弹簧组(31)安装在隔离过渡腔(5)的上方；
将球头定心固定端(7)和安装了标准传感器(1)的隔离过渡腔(5)跨接装配在束缚带(10)的下方和上方；
将球头定心万向调整翼板(6)、定心球体(8)通过第二三元压缩弹簧组(32)安装在球头定心固定端(7)上。
9.一种如权利要求1至7中任意一项所述的非接触式传感器校准机构的校准方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过分别调整第一三元压缩弹簧组(31)和第二三元压缩弹簧组(32),进行传感器校准过程中的标准传感器(1)空间姿态的初步调整；
对标准传感器(1)及被校准传感器(17)的动态输出信号进行比对分析，根据分析结果进行被校准传感器(17)的非接触式校准。
10.如权利要求9所述非接触式传感器校准机构的校准方法，其特征在于，所述进行传感器校准过程中的标准传感器(1)空间姿态的初步调整，还包括：使标准传感器安装板(2)沿着三个等轨迹圆弧槽(11)进行转动，进行标准传感器(1)位置的进一步调整。
一种非接触式传感器校准机构及其装配方法和校准方法
技术领域
[0001] 本发明属于传感器的校准用结构设计领域，特别涉及一种适用于空间重力环境下的传感器隔离非接触式校准的结构技术领域。
背景技术
[0002] 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
[0003] 近年来随着神舟发射，天宫升空，嫦娥奔月，我国在航空航天领域取得了举世瞩目的成就，并且已经逐渐迈进了航空航天大国系列。但是为了更深层次的探索发展，这还远远不够，还需要进行各种空间科学实验工作，而随着我国空间科学实验工作的开展，空间飞行器内的测力传感器、加速度传感器等产品或器件的定期校准变得尤为重要，传感器等产品的固有特性将直接影响空间飞行器或系统的姿态或其它特性，传统的加速度传感器校准设备、校准条件或校准方法已无法满足愈加频繁的空间科学实验。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明提供一种非接触式传感器校准机构以及其装配方法和校准方法以解决传统的校准设备不能适用于空间重力环境下的技术问题。
[0005] 本发明一种非接触式传感器校准机构，包括标准传感器、被校准传感器、束缚带，其特征在于，被校准传感器通过固定组件安装在束缚带上方，被校准传感器外部设有隔离过渡腔，标准传感器通过标准传感器用安装板和第一三元压缩弹簧组安装在隔离过渡腔的上方，束缚带下方安装有球头定心固定端、定心球体、球头定心万向调整翼板和第二三元压缩弹簧组，球头定心固定端和隔离过渡腔跨接装配在束缚带的下方和上方，定心球体和球头定心万向调整翼板通过第二三元压缩弹簧组安装在球头定心固定端上。
[0006] 如前所述固定组件包括被校准传感器前端固定板和被校准传感器后端固定板，分别安装在束缚带的上方和下方，其安装孔与束缚带的热开孔位置对应，被校准传感器安装在被校准传感器前端固定板上。
[0007] 如前所述标准传感器用安装板上设有三个等轨迹圆弧槽，所述三个等轨迹圆弧槽的圆心和安装在其上的标准传感器的中心点同轴。
[0008] 如前所述第一三元压缩弹簧组包括三组弹簧组，每组弹簧组包括长螺钉、动态锁紧型蝶形螺母和弹簧，三只长螺钉螺杆部分穿过隔离过渡腔，依次套装弹簧和标准传感器用安装板的等轨迹圆弧槽，螺杆上端装配动态锁紧型蝶形螺母进行初步动态锁紧。
[0009] 如前所述球头定心固定端下表面为球头定心固定板,球头定心固定板下表面具有一个球形凹槽，球头定心万向调整翼板通过第二三元压缩弹簧组动态联接在球头定心固定端上，定心球体置于所述球头定心万向调整翼板与球头定心固定板的球形凹槽之间。
[0010] 如前所述第二三元压缩弹簧组包括三组弹簧组，每组弹簧组包括长螺钉、动态锁紧型蝶形螺母和弹簧，三只长螺钉螺杆部分穿过球头定心万向调整翼板，依次套装弹簧和球头定心固定端,螺杆上端装配动态锁紧型蝶形螺母进行初步动态锁紧。
[0011] 如前所述标准传感器、被校准传感器和定心球体相对于束缚带的安装位置为同轴。
[0012] 一种如前所述的非接触式传感器校准机构的装配方法,包括以下步骤:a)、将被校准传感器通过固定组件安装在束缚带上；b)、将标准传感器通过标准传感器用安装板和第一三元压缩弹簧组安装在隔离过渡腔的上方；c)、将球头定心固定端和安装了标准传感器的隔离过渡腔跨接装配在束缚带的下方和上方；d)、将球头定心万向调整翼板、定心球体通过第二三元压缩弹簧组安装在球头定心固定端上。
[0013] 一种如前所述的非接触式传感器校准机构的校准方法,包括以下步骤:a)、通过分别调整第一三元压缩弹簧组和第二三元压缩弹簧组,进行传感器校准过程中的标准传感器空间姿态的初步调整；b)、对标准传感器及被校准传感器的动态输出信号进行比对分析，根据分析结果进行被校准传感器的非接触式校准。
[0014] 如前所述的非接触传感器校准机构的校准方法,所述a)步骤还包括标准传感器安装板沿着三个等轨迹圆弧槽进行转动，进行标准传感器位置的进一步调整。
[0015] 采用上述技术方案，本发明能够实现在空间微重力环境以及地面模拟微小重力环境下的非接触式传感器校准，采用隔离装配、非接触、万向动态调整的测量方法实现敏感器件特殊工况下的校准，同时有效避免了敏感模块或器件如加速度传感器的接触干扰等异常工况下对传感器测量精度造成的不利影响。
附图说明
[0016] 图1是本发明的非接触式传感器校准机构的立体结构示意图。
[0017] 图2是本发明的非接触式传感器校准机构的俯视图。
[0018] 图3是本发明的非接触式传感器校准机构的正面结构示意图。
[0019] 图中标记：1为标准传感器，2为标准传感器用安装板，31为第一三元调节压缩弹簧组，32为第二三元调节压缩弹簧组，4为弹簧，5为隔离过渡腔，6为球头定心万向调整翼板，7为球头定心固定端，8为定心球体，9为动态锁紧型蝶形螺母，10为束缚带，11为等轨迹圆弧旋转槽，12为长螺钉，13为球头定心固定板，14为球形凹槽，15为被校准传感器前端固定板，16为被校准传感器后端固定板，17为被校准传感器。
具体实施方式
[0020] 为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021] 如图1、图2、图3所示为本发明非接触式传感器校准机构，包括标准传感器1、被校准传感器17、束缚带10，被校准传感器17通过固定组件安装在束缚带10上方，在本实施例中固定组件包括被校准传感器前端固定板15和被校准传感器后端固定板16，被校准传感器前端固定板15和被校准传感器后端固定板16分别位于束缚带10的上方和下方，被校准传感器前端固定板15和被校准传感器后端固定板16上的安装孔与束缚带10的热开孔位置对应，用螺钉连接。被校准传感器17通过支耳安装孔螺装于被校准传感器前端固定板15上表面。
[0022] 标准传感器1通过标准传感器用安装板2和第一三元压缩弹簧组31安装在隔离过渡腔5的上方，标准传感器1通过螺钉等紧固件装配于标准传感器用安装板2对应接口上，在标准传感器用安装板2上设有三个局部等轨迹圆弧槽11，三个局部等轨迹圆弧槽11的圆弧为一个圆的一部分轨迹。标准传感器1在标准传感器用安装板2上的安装位置，使标准传感器1的中心和三个局部等轨迹圆弧槽11所在圆的圆心同轴。第一三元压缩弹簧组31包括三组弹簧组，每组弹簧组包括长螺钉12、动态锁紧型蝶形螺母9和弹簧4，在隔离过渡腔5的上表面具有沿一个圆布局的三个孔，三只长螺钉12从隔离过渡腔5上表面的孔内穿出，螺钉头位于隔离过渡腔5内，螺杆部分伸出隔离过渡腔5，螺杆部分上依次套装压缩弹簧4，标准传感器用安装板2的等轨迹圆弧槽11，螺杆上端装配有动态锁紧型蝶形螺母9，可通过动态锁紧型蝶形螺母9进行初步动态锁紧。长螺钉12的直径稍小于标准传感器用安装板2的等轨迹圆弧槽11的槽宽，使长螺钉12可在槽内沿槽的轨迹移动。三组弹簧组的形成的三角形的中心位置和标准传感器用安装板2上三个局部等轨迹圆弧槽11的圆心以及标准传感器1的中心A位置同轴。通过第一三元压缩弹簧组31可以调整标准传感器1相对于隔离过渡腔5的位置。通过沿标准传感器用安装板2上的等轨迹圆弧槽11转动标准传感器用安装板2，可以进一步调整标准传感器相对于隔离过渡腔5的位置。从而通过调整标准传感器用安装板2和第一三元压缩弹簧组31可以实现标准传感器1相对于隔离过渡腔5在XYZ三轴空间上的位置调整。
[0023] 安装了标准传感器1的隔离过渡腔5罩在被校准传感器17外部，隔离过渡腔5的侧面具有一个开槽，开槽位置朝向与被校准传感器17的电缆出线171位置一致，使电缆出线171可以伸出隔离过渡腔5，以连接信号传输电路。隔离过渡腔5的支耳置于被校准传感器前端固定板15上端面之上。
[0024] 在束缚带10的下方安装有球头定心固定端7、定心球体8、球头定心万向调整翼板6和三元压缩弹簧组32，球头定心固定端7安装在被校准传感器后端固定板16下方，和隔离过渡腔5上伸出的支耳相对，通过标准紧固件将球头定心固定端7与隔离过渡腔5在束缚带10的下方和上方进行跨接装配。装配好后，安装在隔离过渡腔5上方的标准传感器1的中心A和隔离过渡腔5内的被校准传感器17的中心B相对于束缚带10的安装位置为同轴。标准传感器1可相对于隔离过渡腔5进行空间位置的调整，因为被校准传感器17和隔离过渡腔5都是固定安装在被校准传感器前端固定板15上端面之上，所以标准传感器1相对于隔离过渡腔5进行空间位置的调整即为相对于被校准传感器17进行空间位置的调整。
[0025] 球头定心固定端7下表面还包括球头定心固定板13，两者可以为一体成型，也可以为固接在一起的两个零件，球头定心固定板13下表面具有一个球形凹槽14，球头定心万向调整翼板6通过第二三元压缩弹簧组32动态联接在球头定心固定端7上，定心球体8置于所述球头定心万向调整翼板6与球头定心固定板的球形凹槽14之间。三元压缩弹簧组32同样包括三组弹簧组，每组弹簧组包括长螺钉12、动态锁紧型蝶形螺母9和弹簧4，长螺钉12穿过球头定心万向调整翼板6的安装孔，螺钉头部位于球头定心万向调整翼板6下方，螺杆部分依次套装弹簧4和球头定心固定端7的安装孔，螺杆上端装配有动态锁紧型蝶形螺母9，通过动态锁紧型蝶形螺母9进行初步动态锁紧。三元压缩弹簧组32的三个弹簧组形成的三角形的中心点和定心球体8的中心点同轴。通过第二三元压缩弹簧组32可以以定位球体8为旋转轴心来调整被校准传感器17在XYZ三轴平面的位置。
[0026] 装配上述非接触式传感器校准机构，包括以下装配步骤：
[0027] a)、将被校准传感器17通过固定组件安装在束缚带10上。具体为：将柔性束缚带10平放，分别将被校准传感器前端固定板15、被校准传感器后端固定板16置于柔性束缚带10的上端面及底部，与柔性束缚带10的热开孔位置对应，用螺钉装配，确保接口安装局部刚性连接。将被校准传感器17通过其支耳安装孔螺装于被校传感器前端固定板15上端面，确保被校准传感器17的电缆出线171与柔性束缚带10长度方向一致，通过被校准传感器前端固定板15使被校准传感器17与束缚带10刚性连接；
[0028] b)、将标准传感器1通过标准传感器用安装板2和第一三元压缩弹簧组31安装在隔离过渡腔5的上方。具体为：将标准传感器1通过螺钉装配于标准传感器用安装板2对应接口上，将三只长螺钉12从隔离过渡腔5内穿出，长螺钉12的头部留在隔离过渡腔内，在穿出的螺杆部分分别套装三只压缩弹簧4，再将装有标准传感器1的标准传感器用安装板2通过三个对应等轨迹圆弧槽11套装于三只长螺钉12之上，并在长螺钉12的螺杆上端分别装配动态锁紧型蝶形螺母9进行初步动态锁紧，使压缩弹簧4处于压缩状态；
[0029] c)、将球头定心固定端7和隔离过渡腔5安装在束缚带10上。具体为：将球头固定板13安装在球头定心固定端7下方，并使其球头凹槽14朝下，再将球头定心固定端7置于被校准传感器后端固定板16下方，同时将安装了标准传感器1的隔离过渡腔5罩于被校准传感器
17之上，使其支耳安装面置于被校准传感器前端固定板15上端面之上，确保其开槽位置朝向与被校准传感器的电缆出线位置一致，再通过标准紧固件，例如螺栓，将球头定心固定端
7与隔离过渡腔5进行跨接装配，分别安装在束缚带10的上方和下方；
[0030] d)、将球头定心万向调整翼板6、定心球体8通过第二三元压缩弹簧组32安装在球头定心固定端7上。具体为：第二三元压缩弹簧组32的三组长螺钉12从底部穿过球头定心万向调整翼板6，螺钉头部位于球头定心万向调整翼板6下方，在伸出的螺杆部分分别套装压缩弹簧4，再将定心球体8放于球头定心万向调整翼板6上对应球形凹槽14位置，放置于球头定心固定端7下方，确保定心球体8安装好后置于球头定心固定端7的对应凹槽14内，同时将长螺钉12的螺杆部分穿过球头定心固定端7的对应孔位，并在球头定心固定端7的另一侧采用动态锁紧型蝶形螺母9进行初步锁紧，使压缩弹簧4处于压缩状态。
[0031] 装配好非接触式传感器校准机构后，即可进行校准，校准主要包括以下步骤：a)、通过分别调整第一三元压缩弹簧组31和第二三元压缩弹簧组32,进行传感器校准过程中的空间姿态的初步调整。具体为：分别调整六只动态锁紧型蝶形螺母9沿长螺钉12的螺杆轴向的相对位置，实现传感器校准过程中的空间姿态的初步调整，根据调整的需要，还可以通过旋转标准传感器安装板2，使第一三元压缩弹簧组31的长螺钉12的螺杆部分在标准传感器安装板2的等轨迹圆弧旋转槽11内旋转，进一步调整标准传感器1的位置；b)同时对标准传感器1及被校准传感器17的动态输出信号进行比对分析，根据分析结果进行传感器的非接触式校准。
[0032] 本发明能够实现在空间微重力环境以及地面模拟微小重力环境下的非接触式传感器校准，采用隔离装配、非接触、万向动态调整的测量方法实现敏感器件特殊工况下的校准，同时有效避免了敏感模块或器件如加速度传感器的接触干扰等异常工况下对传感器测量精度造成的不利影响。
[0033] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
