一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置

IPC分类号 : G01D18/00,G01B21/02,G01P21/00

申请号

CN202021865803.0

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专利摘要

本实用新型公开了一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，包括：传感器固定支撑基座模块、性能标定控制模块和数据采集与分析模块，传感器固定支撑基座模块包括：位移传感器定位夹具、加速度传感器安装板和U型传感器减震支座，性能标定控制模块包括：伺服电机、滚珠丝杠移动平台、快速移动导轨和移动导轨定位块，数据采集与分析模块包括：数据采集仪和工控机，伺服电机带动滚珠丝杠移动平台在快速移动导轨上执行预先设定的规律性动作，并检定待标定位移传感器和/或加速度传感器的输出信号，由工控机基于传感器输出信号得到对应的动、静态标定曲线。本申请采用全自动控制方式，实现对位移/加速度传感器的动态和静态性能混合标定。

权利要求

1.一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，包括：传感器固定支撑基座模块、性能标定控制模块和数据采集与分析模块；

所述传感器固定支撑基座模块包括：位移传感器定位夹具、加速度传感器安装板和U型传感器减震支座；

所述位移传感器定位夹具用于对待标定位移传感器进行固定定位；

所述加速度传感器安装板用于与所述待标定位移传感器和待标定加速度传感器连接；

所述U型传感器减震支座用于固定安装所述位移传感器定位夹具，并对所述位移传感器定位夹具进行减震；

所述性能标定控制模块包括：伺服电机、滚珠丝杠移动平台、快速移动导轨和移动导轨定位块；

所述移动导轨定位块用于固定快速移动导轨；

所述伺服电机用于在接收到携带有标定参数的控制信号后开始工作，带动所述滚珠丝杠移动平台在所述快速移动导轨上执行预先设定的规律性动作，并标定所述待标定位移传感器的传感器输出信号和/或待标定加速度传感器的传感器输出信号；

所述数据采集与分析模块包括：数据采集仪和工控机；

所述数据采集仪用于在所述伺服电机向所述待标定位移传感器输入位移信号时，同步采集所述待标定位移传感器的传感器输出信号，并将所述待标定位移传感器的传感器输出信号输出至所述工控机，以便得到位移传感器静态标定曲线和位移传感器动态标定曲线，还用于在所述伺服电机向所述待标定加速度传感器输入振动信号时，同步采集所述待标定加速度传感器的传感器输出信号，并将所述待标定加速度传感器的传感器输出信号输出至所述工控机，以便得到加速度传感器动态标定曲线。

2.根据权利要求1所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，所述加速度传感器安装板具有位移传感器螺纹固定旋钮、微机电系统MEMS加速度传感器定位凹槽、压电式传感器ICP加速度传感器安装孔和MEMS加速度传感器螺孔；

所述位移传感器螺纹固定旋钮，用于与所述待标定位移传感器的位移传感器螺杆配合；

所述MEMS加速度传感器定位凹槽，用于放置与定位MEMS加速度传感器；

所述ICP加速度传感器安装孔，用于安装ICP加速度传感器；

所述MEMS加速度传感器螺孔，用于固定MEMS加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，所述滚珠丝杠移动平台具有：移动导轨嵌入结构和安装板定位孔；

所述移动导轨嵌入结构，用于将所述滚珠丝杠移动平台嵌入所述快速移动导轨上，使所述滚珠丝杠移动平台能够自由移动；

所述安装板定位孔，用于安装与固定所述加速度传感器安装板。

4.根据权利要求1所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，当混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置对所述待标定位移传感器进行静态性能标定时，所述标定参数包括：阀门上升时间和持续时长参数；

当混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置对所述待标定位移传感器进行动态性能标定时，所述标定参数包括：阀门工作频率、持续时长参数、阀门上升时间和持续频率参数；

当混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置对所述待标定加速度传感器进行动态性能标定时，所述标定参数包括：振动加速度参数、阀门工作频率和持续时长参数。

5.根据权利要求1所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，所述传感器固定支撑基座模块还包括：装置扶手、装置承载底座和减震橡胶块；

所述装置扶手安装在所述装置承载底座上，用于增加混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的便携性；

所述减震橡胶块安装在所述装置承载底座上，用于支撑所述装置承载底座，并对所述装置承载底座进行减震。

6.根据权利要求5所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，所述U型传感器减震支座具有减震支座固定孔，所述减震支座固定孔用于与所述装置承载底座固定连接。

7.根据权利要求1所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，所述位移传感器定位夹具具有：位移传感器主体定位孔、螺杆定位孔、定位夹具固定孔和加紧螺杆；

所述位移传感器主体定位孔，用于支撑位移传感器主体；

所述螺杆定位孔，用于定位所述待标定位移传感器的位移传感器螺杆；

所述定位夹具固定孔，用于与所述U型传感器减震支座连接；

所述加紧螺杆，用于固定所述待标定位移传感器的位移传感器主体。

8.根据权利要求1所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，所述性能标定控制模块还包括：控制执行器和可编程逻辑控制器PLC手持控制面板；

所述PLC手持控制面板具有可视化图形显示界面，用于输入标定参数，并将所述标定参数发送至所述控制执行器；

所述控制执行器用于对所述标定参数进行数模转换得到控制信号，并将所述控制信号输出至所示控制伺服电机，使所述伺服电机根据所述控制信号带动所述滚珠丝杠移动平台在所述快速移动导轨上执行预先设定的规律性动作，并标定所述待标定位移传感器的传感器输出信号。

9.根据权利要求1所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，所述位移传感器定位夹具的数量为四个，且四个所述位移传感器定位夹具沿中心线呈对称分布；

所述加速度传感器安装板的数量为四个，且四个所述加速度传感器安装板沿中心线呈对称分布。

10.根据权利要求1所述的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，其特征在于，所述加速度传感器安装板上设置有2个MEMS加速度传感器定位凹槽和3个ICP加速度传感器安装孔，2个MEMS加速度传感器定位凹槽沿中心线呈对称分布，3个ICP加速度传感器安装孔沿中心线呈对称分布。

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器标定技术领域，更具体的说，涉及一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置。

背景技术

位移传感器是一种用于监测岩土现场试验、土工离心模型试验、振动台模型试验等土体、边坡等岩土构筑物位移、沉降、变形的关键性传感器，其中在地震荷载、交通荷载等动荷载下位移传感器的量测数据准确性与可靠性是表征土体或岩土构筑物发生沉降和破坏的重要力学参数。因此，位移传感器的动态响应性能对于土工模型试验结果具有重要影响。然而，目前国内外土工实验室对于位移传感器的性能标定侧重于静态性能方面，并且现有土工实验室中位移传感器性能标定试验装置绝大多数为手动式位移传感器静态性能标定装置，尚无土工模型试验使用的位移传感器动态性能标定试验装置。微型加速度传感器是一种用于监测动力离心模型试验、振动台模型试验等物理模型试验下土体振动过程中加速度大小的关键性传感器。现有技术中，常规便携式小型加速度混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置仅具有的定频宽、定幅值、专用性(且由于不同厂家生产的微型加速度传感器接口螺纹的不统一，现有标定装置标定不同类型加速度传感器限制性较强)等特点，因此仅能标定特定频带的微型加速度传感器的动态性能，从而限制了加速度传感器的动态性能标定范围。

然而，位移传感器和加速度传感器的动态性能，对于土工离心模型试验等岩土物理模型中测量地震荷载和爆炸荷载等动荷载下岩土构筑模型的位移、沉降、变形、滑移和振动荷载等参数的准确性和可靠性具有重要影响。

综上，目前现有技术中虽已发展了位移标定装置和加速度标定装置，但缺乏二者相结合的标定装置，且现有位移标定装置，仅具有静力测试准确度和稳定性标定需求，而缺少动力测试的准确度和稳定性标定需求，同时，加速度标定装置的频带十分有限，难以满足高频加速度和低频加速度标定的同时需求。因此，如何提供一种微型加速度与位移传感器性能标定装置，能够实现对位移传感器和加速度传感器的动态性能标定，成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型公开一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，以实现对位移传感器和加速度传感器的动态性能标定。

一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，包括：传感器固定支撑基座模块、性能标定控制模块和数据采集与分析模块；

所述传感器固定支撑基座模块包括：位移传感器定位夹具、加速度传感器安装板和U型传感器减震支座；

所述位移传感器定位夹具用于对待标定位移传感器进行固定定位；

所述加速度传感器安装板用于与所述待标定位移传感器和待标定加速度传感器连接；

所述U型传感器减震支座用于固定安装所述位移传感器定位夹具，并对所述位移传感器定位夹具进行减震；

所述性能标定控制模块包括：伺服电机、滚珠丝杠移动平台、快速移动导轨和移动导轨定位块；

所述移动导轨定位块用于固定快速移动导轨；

所述数据采集与分析模块包括：数据采集仪和工控机；

可选的，所述加速度传感器安装板具有位移传感器螺纹固定旋钮、微机电系统MEMS加速度传感器定位凹槽、压电式传感器ICP加速度传感器安装孔和MEMS加速度传感器螺孔；

所述位移传感器螺纹固定旋钮，用于与所述待标定位移传感器的位移传感器螺杆配合；

所述MEMS加速度传感器定位凹槽，用于放置与定位MEMS加速度传感器；

所述ICP加速度传感器安装孔，用于安装ICP加速度传感器；

所述MEMS加速度传感器螺孔，用于固定MEMS加速度传感器。

可选的，所述滚珠丝杠移动平台具有：移动导轨嵌入结构和安装板定位孔；

所述移动导轨嵌入结构，用于将所述滚珠丝杠移动平台嵌入所述快速移动导轨上，使所述滚珠丝杠移动平台能够自由移动；

所述安装板定位孔，用于安装与固定所述加速度传感器安装板。

可选的，当混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置对所述待标定位移传感器进行静态性能标定时，所述标定参数包括：阀门上升时间和持续时长参数；

可选的，所述传感器固定支撑基座模块还包括：装置扶手、装置承载底座和减震橡胶块；

所述装置扶手安装在所述装置承载底座上，用于增加混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的便携性；

所述减震橡胶块安装在所述装置承载底座上，用于支撑所述装置承载底座，并对所述装置承载底座进行减震。

可选的，所述U型传感器减震支座具有减震支座固定孔，所述减震支座固定孔用于与所述装置承载底座固定连接。

可选的，所述位移传感器定位夹具具有：位移传感器主体定位孔、螺杆定位孔、定位夹具固定孔和加紧螺杆；

所述位移传感器主体定位孔，用于支撑位移传感器主体；

所述螺杆定位孔，用于定位所述待标定位移传感器的位移传感器螺杆；

所述定位夹具固定孔，用于与所述U型传感器减震支座连接；

所述加紧螺杆，用于固定所述待标定位移传感器的位移传感器主体。

可选的，所述性能标定控制模块还包括：控制执行器和可编程逻辑控制器PLC手持控制面板；

所述PLC手持控制面板具有可视化图形显示界面，用于输入标定参数，并将所述标定参数发送至所述控制执行器；

可选的，所述位移传感器定位夹具的数量为四个，且四个所述位移传感器定位夹具沿中心线呈对称分布；

所述加速度传感器安装板的数量为四个，且四个所述加速度传感器安装板沿中心线呈对称分布。

可选的，所述加速度传感器安装板上设置有2个MEMS加速度传感器定位凹槽和3个ICP加速度传感器安装孔，2个MEMS加速度传感器定位凹槽沿中心线呈对称分布，3个ICP加速度传感器安装孔沿中心线呈对称分布。

从上述的技术方案可知，本实用新型公开了一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，包括：传感器固定支撑基座模块、性能标定控制模块和数据采集与分析模块，传感器固定支撑基座模块包括：位移传感器定位夹具、加速度传感器安装板和U型传感器减震支座，性能标定控制模块包括：伺服电机、滚珠丝杠移动平台、快速移动导轨和移动导轨定位块，数据采集与分析模块包括：数据采集仪和工控机，伺服电机在接收到携带有标定参数的控制信号后开始工作，带动滚珠丝杠移动平台在快速移动导轨上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器的传感器输出信号和/或待标定加速度传感器的传感器输出信号，数据采集仪在伺服电机向待标定位移传感器输入位移信号时，同步采集待标定位移传感器的传感器输出信号，并将待标定位移传感器的传感器输出信号输出至工控机，以便得到位移传感器静态标定曲线和位移传感器动态标定曲线，并且，可以还可在伺服电机向待标定加速度传感器输入振动信号时，同步采集待标定加速度传感器的传感器输出信号，并将待标定加速度传感器的传感器输出信号输出至工控机，以便得到加速度传感器动态标定曲线。因此，本实用新型不仅实现对位移传感器和加速度传感器的动态性能标定，解决了传统位移传感器标定装置仅具有静态标定功能的问题，并且，本实用新型实现了全自动控制方式，相对于传统人工标定方式而言，本实用新型缩短了标定时间，提高了传感器的标定工作效率和标定速度，同时，还提高了传感器的标定精度与准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种待标定位移传感器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的一种加速度传感器安装板的结构示意图；

图4(a)为本实用新型实施例公开的一种MEMS微型加速度传感器的正视图；

图4(b)为本实用新型实施例公开的一种MEMS微型加速度传感器的侧视图；

图5为本实用新型实施例公开的一种ICP微型加速度传感器的结构示意图；

图6(a)为本实用新型实施例公开的一种伺服电机和快速移动导轨的位置关系全视图；

图6(b)为本实用新型实施例公开的一种伺服电机和快速移动导轨的位置关系侧视图；

图7为本实用新型实施例公开的一种滚珠丝杠移动平台的结构示意图；

图8为本实用新型实施例公开的一种静态位移波的波形图；

图9为本实用新型实施例公开的一种位移传感器静态标定曲线图；

图10为本实用新型实施例公开的一种动态位移波的波形图；

图11为本实用新型实施例公开的一种模拟现场土体动态沉降位移波的曲线图；

图12为本实用新型实施例公开的一种位移传感器动态标定曲线图；

图13为本实用新型实施例公开的一种模拟现场土体动态沉降波标定曲线图；

图14为本实用新型实施例公开的一种振动波形示意图；

图15为本实用新型实施例公开的一种加速度传感器动态标定曲线图；

图16为本实用新型实施例公开的另一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的结构示意图；

图17为本实用新型实施例公开的一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的全视图；

图18为本实用新型实施例公开的一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的侧视图；

图19为本实用新型实施例公开的一种位移传感器定位夹具和U型传感器减震支座的安装位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，包括：传感器固定支撑基座模块、性能标定控制模块和数据采集与分析模块，传感器固定支撑基座模块包括：位移传感器定位夹具、加速度传感器安装板和U型传感器减震支座，性能标定控制模块包括：伺服电机、滚珠丝杠移动平台、快速移动导轨和移动导轨定位块，数据采集与分析模块包括：数据采集仪和工控机，伺服电机在接收到携带有标定参数的控制信号后开始工作，带动滚珠丝杠移动平台在快速移动导轨上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器的传感器输出信号和/或待标定加速度传感器的传感器输出信号，数据采集仪在伺服电机向待标定位移传感器输入位移信号时，同步采集待标定位移传感器的传感器输出信号，并将待标定位移传感器的传感器输出信号输出至工控机，以便得到位移传感器静态标定曲线和位移传感器动态标定曲线，并且，可以还可在伺服电机向待标定加速度传感器输入振动信号时，同步采集待标定加速度传感器的传感器输出信号，并将待标定加速度传感器的传感器输出信号输出至工控机，以便得到待标定加速度传感器的加速度传感器动态标定曲线。因此，本实用新型不仅实现对位移传感器和加速度传感器的动态性能标定，解决了传统位移传感器标定装置仅具有静态标定功能的问题，并且，本实用新型实现了全自动控制方式，相对于传统人工标定方式而言，本实用新型缩短了标定时间，提高了传感器的标定工作效率和标定速度，同时，还提高了传感器的标定精度与准确性。

参见图1，本实用新型实施例公开的一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的结构示意图，该装置包括：传感器固定支撑基座模块100、性能标定控制模块200和数据采集与分析模块300。

其中，传感器固定支撑基座模块100包括：位移传感器定位夹具03、加速度传感器安装板05和U型传感器减震支座09。

位移传感器定位夹具03用于对待标定位移传感器01进行固定定位，防止因高频和振动导致待标定位移传感器01发生移动。

具体的，参见图2所示的待标定位移传感器的结构示意图，待标定位移传感器01包括：位移传感器螺杆011和位移传感器主体012，位移传感器螺杆011贯穿位移传感器主体012。

加速度传感器安装板05用于与待标定位移传感器01和待标定加速度传感器连接。在实际应用中，加速度传感器安装板05具体可以与待标定位移传感器01的位移传感器螺杆011连接，待标定加速度传感器可以为：MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)微型加速度传感器11或ICP(Integrated-Circuits-Piezoelectric，压电式传感器)微型加速度传感器12。

具体的，参见图3所示的加速度传感器安装板的结构示意图，加速度传感器安装板具有位移传感器螺纹固定旋钮051、MEMS加速度传感器定位凹槽052、ICP加速度传感器安装孔053和MEMS加速度传感器螺孔054；

位移传感器螺纹固定旋钮051，用于与位移传感器螺杆011配合；

MEMS加速度传感器定位凹槽052，用于放置与定位MEMS加速度传感器11；

ICP加速度传感器安装孔053，用于安装ICP加速度传感器12；

MEMS加速度传感器螺孔054，用于固定MEMS加速度传感器11。

在本实施例中，MEMS微型加速度传感器11的结构参见图4(a)和图4(b)所示，MEMS微型加速度传感器11具有螺栓安装孔111。

ICP微型加速度传感器12的结构参见图5所示，ICP微型加速度传感器12具有加速度传感器螺母121。

U型传感器减震支座09用于固定安装位移传感器定位夹具03，并对位移传感器定位夹具03进行减震。

性能标定控制模块200包括：伺服电机02、滚珠丝杠移动平台04、快速移动导轨07和移动导轨定位块13。

移动导轨定位块13用于固定快速移动导轨07。

伺服电机02用于在接收到携带有标定参数的控制信号后开始工作，带动滚珠丝杠移动平台04在快速移动导轨07上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器01的传感器输出信号和/或待标定加速度传感器的传感器输出信号。

具体的，伺服电机02和快速移动导轨07的安装位置关系，可参见图6(a)和图6(b)分别示出的伺服电机和快速移动导轨的位置关系全视图和位置关系侧视图。

参见图7所示的滚珠丝杠移动平台的结构示意图，滚珠丝杠移动平台具有：移动导轨嵌入结构041和安装板定位孔042；

移动导轨嵌入结构041，用于将滚珠丝杠移动平台04嵌入快速移动导轨07上，使滚珠丝杠移动平台04能够自由移动；

安装板定位孔042，用于安装与固定加速度传感器安装板05。

数据采集与分析模块300包括：数据采集仪14和工控机17；

数据采集仪14用于在伺服电机02向待标定位移传感器01输入位移信号时，同步采集待标定位移传感器01的传感器输出信号，并将待标定位移传感器01的传感器输出信号输出至工控机17，还用于在伺服电机02向待标定加速度传感器输入振动信号时，同步采集待标定加速度传感器的传感器输出信号，并将待标定加速度传感器的传感器输出信号输出至工控机17；

工控机17用于基于待标定位移传感器01的传感器输出信号与实际输入位移信号，得到位移传感器静态标定曲线和位移传感器动态标定曲线，还用于基于待标定加速度传感器的传感器输出信号与实际输入位移信号，得到待标定加速度传感器的加速度传感器动态标定曲线。

下面详细说明混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置对待标定位移传感器01进行静态性能标定过程以及动态性能标定过程，以及对待标定加速度传感器进行动态性能标定过程，其中，待标定加速度传感器以MEMS微型加速度传感器11和ICP微型加速度传感器12为例进行说明，具体如下：

(一)待标定位移传感器01安装与静态性能标定过程

(1)将待标定位移传感器01安装在位移传感器定位夹具03上，并将位移传感器螺杆011与加速度传感器安装板05上的位移传感器螺纹固定旋钮051进行连接，安装完成后执行下一步；

(2)打开数据采集仪14，预热第一预设时间段，比如30min，预热完成后，执行下一步；

(3)将待标定位移传感器01与数据采集仪14进行连接，设置静态采样频率，比如1Hz，并对待标定位移传感器01预热第二预设时间段，比如5min，数据采集仪14采集待标定位移传感器01输出的传感器输出信号，并将该传感器输出信号传输到工控计算机17，工控计算机17根据传感器输出信号，利于数据分析与采集软件，判断当前所有待标定位移传感器01所处的状态是否受外界环境干扰，并在否的情况下，执行下一步操作；

(4)打开PLC手持控制面板16(参见图8)上安装的试验参数控制软件，在PLC手持控制面板16上设置标定参数，该标定参数包括：阀门上升时间和持续时长参数，PLC手持控制面板16将标定参数发送至控制执行器15，控制执行器15对标定参数进行数模转换得到控制信号，控制执行器15将控制信号输出至控制伺服电机02，伺服电机02根据控制信号带动滚珠丝杠移动平台04在快速移动导轨07上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器01的传感器输出信号。

(5)伺服电机02向待标定位移传感器01输入位移信号，该位移信号为静态位移波，包括：如图8所示的阶梯位移波和线性位移波，数据采集仪14同步采集待标定位移传感器01的传感器输出信号。

(6)待标定位移传感器01静态标定试验结束后，工控机17将待标定位移传感器01的传感器输出信号与实际输入位移信号进行对比，具体为：将待标定位移传感器01的实际输入位移信号作为横轴，将待标定位移传感器01的传感器输出信号作为纵轴，得到图9所示的位移传感器静态标定曲线，从而完成对待标定位移传感器01的静态性能标定试验过程。

(二)待标定位移传感器01动态性能标定过程

待标定位移传感器01的安装过程重复上述(1)和(2)步骤，其中，(3)步骤中设置数据采集仪14的动态数据采样率为2kHz。

(4)打开PLC手持控制面板16上安装的试验参数控制软件，在PLC手持控制面板16上设置标定参数，该标定参数包括：阀门工作频率、持续时长参数、阀门上升时间和持续频率参数，其中，根据阀门工作频率和持续时长参数可生成正弦位移波，根据阀门上升时间和持续频率参数可生成模拟现场土体动态沉降位移波，PLC手持控制面板16将标定参数发送至控制执行器15，控制执行器15对标定参数进行数模转换得到控制信号，控制执行器15将控制信号输出至控制伺服电机02，伺服电机02根据控制信号带动滚珠丝杠移动平台04在快速移动导轨07上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器01的传感器输出信号。

(5)伺服电机02向待标定位移传感器01输入位移信号，位移信号如图10所示的动态位移波，比如50Hz的正弦位移波以及如图11所示的模拟现场土体动态沉降位移波，数据采集仪14同步采集待标定位移传感器01的传感器输出信号；

(6)待标定位移传感器01动态标定试验结束后，工控机17将待标定位移传感器01的传感器输出信号与实际输入位移信号进行对比，具体为：将待标定位移传感器01的实际输入位移信号作为横轴，将待标定位移传感器01的传感器输出信号作为纵轴，得到图12所示的位移传感器动态标定曲线(或者说位移传感器正弦波标定曲线)，以及图13所示的模拟现场土体动态沉降波标定曲线，从而完成对待标定位移传感器01的动态性能标定试验过程。

(三)MEMS加速度传感器安装与动态性能标定过程

(1)将MEMS微型加速度传感器11放置于在加速度传感器安装板05上的MEMS加速度传感器定位凹槽052，然后使用螺栓连接螺栓安装孔111和MEMS加速度传感器螺孔054，即完成MEMS微型加速度传感器11的安装与定位，执行下一步；

(2)打开数据采集仪14，设置动态采样频率为第一采样频率，比如2kHz，预热第三预设时间段，比如30min，预热完成后，执行下一步；

(3)将MEMS微型加速度传感器11与数据采集仪14进行连接，对MEMS微型加速度传感器11预热第四预设时间段，比如5min，数据采集仪14预先采集MEMS微型加速度传感器11输出的传感器输出信号，并将该传感器输出信号传输到工控计算机17，工控计算机17根据传感器输出信号，利于数据分析与采集软件，判断当前所有待标定位移传感器01所处的状态是否受外界环境干扰，并在否的情况下，执行下一步操作；

(4)打开PLC手持控制面板16(参见图16)上安装的试验参数控制软件，在PLC手持控制面板16上设置标定参数，该标定参数包括：振动加速度参数、阀门工作频率和持续时长参数(生成振动信号)，PLC手持控制面板16将标定参数发送至控制执行器15，控制执行器15对标定参数进行数模转换得到控制信号，控制执行器15将控制信号输出至控制伺服电机02，伺服电机02根据控制信号带动滚珠丝杠移动平台04在快速移动导轨07上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器01的传感器输出信号。

(5)伺服电机02向MEMS微型加速度传感器11输入振动信号，该振动信号为振动波形(动态波)如图14所示，数据采集仪14同步采集MEMS微型加速度传感器11的传感器输出信号。

(6)MEMS微型加速度传感器11标定试验结束后，工控机17将MEMS微型加速度传感器11的传感器输出信号与实际输入振动信号进行对比，具体为：将MEMS微型加速度传感器11的实际输入振动信号作为横轴，将MEMS微型加速度传感器11的传感器输出信号作为纵轴，得到图15所示的加速度传感器动态标定曲线，从而完成对MEMS微型加速度传感器11的动态性能试验标定过程。

(四)ICP加速度传感器安装与动态性能标定过程

(1)将ICP微型加速度传感器12放置于在加速度传感器安装板05，然后将ICP加速度传感器螺母121与ICP加速度传感器安装孔053连接，完成安装与定位，执行进行下一步；

重复MEMS加速度传感器安装与标定过程中的(2)～(6)，通过将(2)～(6)中的MEMS微型加速度传感器11替换为ICP微型加速度传感器12，完成对ICP微型加速度传感器12的动态性能标定试验过程。

综上可知，本实用新型公开了一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置，包括：传感器固定支撑基座模块100、性能标定控制模块200和数据采集与分析模块300，传感器固定支撑基座模块100包括：位移传感器定位夹具03、加速度传感器安装板05和U型传感器减震支座09，性能标定控制模块200包括：伺服电机02、滚珠丝杠移动平台04、快速移动导轨07和移动导轨定位块13，数据采集与分析模块300包括：数据采集仪14和工控机17，伺服电机02在接收到携带有标定参数的控制信号后开始工作，带动滚珠丝杠移动平台04在快速移动导轨07上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器01的传感器输出信号和/或待标定加速度传感器的传感器输出信号，数据采集仪14在伺服电机02向待标定位移传感器01输入位移信号时，同步采集待标定位移传感器01的传感器输出信号，并将待标定位移传感器01的传感器输出信号输出至工控机17，以便得到位移传感器静态标定曲线和位移传感器动态标定曲线，并且，可以还可在伺服电机02向待标定加速度传感器输入振动信号时，同步采集待标定加速度传感器的传感器输出信号，并将待标定加速度传感器的传感器输出信号输出至工控机17，以便得到待标定加速度传感器的加速度传感器动态标定曲线。因此，本实用新型不仅实现对位移传感器和加速度传感器的动态性能标定，解决了传统位移传感器标定装置仅具有静态标定功能的问题，并且，本实用新型实现了全自动控制方式，相对于传统人工标定方式而言，本实用新型缩短了标定时间，提高了传感器的标定工作效率和标定速度，同时，还提高了传感器的标定精度与准确性。

为进一步优化上述实施例，在图1所示实施例的基础上，参见图16，本实用新型实施例公开的另一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的结构示意图，结合图17和图18分别示出的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的全视图和侧视图，传感器固定支撑基座模块100还可以包括：装置扶手06、装置承载底座08和减震橡胶块10。

装置扶手06安装在装置承载底座08上，用于增加混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置的便携性。

减震橡胶块10安装在装置承载底座08上，用于支撑装置承载底座08，并对装置承载底座08进行减震。

其中，U型传感器减震支座09安装在装置承载底座08上。

具体的，参见图19所示的位移传感器定位夹具和U型传感器减震支座的安装位置示意图，U型传感器减震支座09具有减震支座固定孔091，减震支座固定孔081，用于与装置承载底座08固定连接；

位移传感器定位夹具03具有：位移传感器主体定位孔031、螺杆定位孔032、定位夹具固定孔033和加紧螺杆034；

位移传感器主体定位孔031，用于支撑位移传感器主体012；

螺杆定位孔032，用于定位位移传感器螺杆011，防止位移传感器螺杆011发生移动与偏向；

定位夹具固定孔033，用于与U型传感器减震支座09连接；

加紧螺杆034，用于固定位移传感器主体012。

为进一步优化上述实施例，性能标定控制模块200还可以包括：控制执行器15和PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)手持控制面板16；

PLC手持控制面板16具有可视化图形显示界面，用于输入标定参数，PLC手持控制面板16将标定参数发送至控制执行器15；

控制执行器15用于对标定参数进行数模转换得到控制信号，控制执行器15将控制信号输出至控制伺服电机02，使伺服电机02根据控制信号带动滚珠丝杠移动平台04在快速移动导轨07上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器01的传感器输出信号。

需要特别说明的是，在实际应用中，混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置中位移传感器定位夹具03和加速度传感器安装板05的数量可以为多个，比如图17和图18中，混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置中设置有四个位移传感器定位夹具03和四个加速度传感器安装板05，四个位移传感器定位夹具03沿中心线呈对称分布，四个加速度传感器安装板05沿中心线呈对称分布，从而在有效防止在性能标定控制模块200输入试验波时两端位移传感器发生扭转，在可提高位移传感器标定数量的同时，还可提高位移传感器随输入试验波运动的同步性。

优选的，加速度传感器安装板05上设置有2个MEMS加速度传感器定位凹槽和3个ICP加速度传感器安装孔，2个MEMS加速度传感器定位凹槽沿中心线呈对称分布，3个ICP加速度传感器安装孔沿中心线呈对称分布，从而可以从传感器安装结构上解决传统仅能标定1个位移传感器或加速度传感器的问题，进而极大提高传感器的标定工作效率和标定速度，缩短标定时间。

本实用新型中，混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置是通过设置安装在PLC手持控制面板16上的试验参数控制软件，将标定参数传输至控制执行器15，进而控制伺服电机02的阀门上升时间、持续时长参数、阀门工作频率、持续频率参数和振动加速度参数，伺服电机02带动滚珠丝杠移动平台04在快速移动导轨07上执行预先设定的规律性动作，并标定待标定位移传感器01、MEMS加速度传感器11、ICP加速度传感器12的传感器输出信号，最终实现全自动标定控制方式，相比于传统的人工标定方式，本实用新型极大的提高了传感器的标定精度与准确性。

基于上述论述可知，本实用新型公开的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置不但具有位移传感器静态响应标定功能，还具有动态响应标定功能，且可自动输出阶梯位移波(静态波-持续时长不限、上升时间0～15s、标定量程0～150mm)、线性位移波(静态波停留时长不限、上升时间0.1～15s、标定量程0.1～150mm)、正弦位移波(动态波-工作频率0.1Hz～50Hz、幅值1mm～150mm、持续时长1～200s)、模拟现场土体沉降波(动态波-工作频率。0.1Hz～5Hz、幅值1mm～150mm、持续时长1～50s)，从而解决了传统位移传感器标定装置仅具有静态标定功能的问题。

本实用新型公开的混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置还可以输出可调频率、可调幅值得振动信号(动态波-频率0.1Hz～100Hz、振动加速度值0.01g～100g、持续时长1～50s)，从而解决了传统ICP便携式加速度标定装置仅可输出有限的定频和定幅的振动信号的问题。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

一种混合加速度传感器与位移传感器测试性能标定装置专利购买费用说明