車輪力傳感器的三種動態(tài)標定方法

車輪力傳感器的動態(tài)特性是對其進行建模、分析的前提。對車輪力傳感器進行動態(tài)特性分析時，必須首先通過測試得到其非參數(shù)模型，即頻率響應(yīng)函數(shù)或脈沖響應(yīng)函數(shù)。在此基礎(chǔ)上才能進一步識別車輪力傳感器的參數(shù)模型,識別它的各特性參數(shù)，如模態(tài)質(zhì)量、模態(tài) 阻尼、模態(tài)剛度及振型等。脈沖響應(yīng)函數(shù)是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)固有的， 包含了系統(tǒng)的一切動態(tài)特性，因此提取系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)成為識別系統(tǒng)，是對系統(tǒng)進行動態(tài)特性分析的關(guān)鍵。

　　要獲取車輪力傳感器的脈沖響應(yīng)函數(shù)，必須首先進行動態(tài)標定試驗。動態(tài)標定試驗方法是通過對目標系統(tǒng)施加特定的試驗信 號（如脈沖信號、正弦信號、階躍信號等），測定系統(tǒng)的輸出響應(yīng)，以求得時間或頻率為自變量的實驗曲線——系統(tǒng)的非線性 模型。經(jīng)過適當?shù)臄?shù)學處理，又可將它們轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)的參數(shù)模 型——傳遞函數(shù)。根據(jù)所加輸人試驗信號的不同，又可將動態(tài)試驗方法分為脈沖響應(yīng)法、頻率響應(yīng)法和階躍響應(yīng)法等。

脈沖響應(yīng)法

　　這是一種簡單易行、具有一定實用范圍的試驗方法。但這種方法在有隨機噪聲的情況下，會帶來很大誤差。

　　脈沖響應(yīng)法一般用錘擊的方式實現(xiàn)。錘擊激勵方式的能量比較小，只適用于小件系統(tǒng)的測試，對于大型的系統(tǒng),不能用 錘擊獲得足夠的能量。

　　然而,脈沖試驗并不適用于車輪力傳感器.第一，車輪力傳感器量程較大，不同于腕力傳感器,需要錘擊的能量較大，一方面加力困難，另一方面如果局部能量太大，可能會對傳感器車輪造成破壞。第二，用一個重錘對車輪力傳感器進行了脈沖試驗，在試驗中，用重錘從 不同的方向敲擊六維輪力傳感器(輸入脈沖力信號），六維輪力傳感器的輸出即為脈沖響應(yīng)信號。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，重錘的施力點、施力方向和施力大小很難確定，雖然試驗過程簡單,但試驗 的準確性和重復(fù)性較差。在目前的實驗設(shè)備條件下，使用脈沖響應(yīng)法對六維輪力傳感器進行動態(tài)標定是不可行的。

頻率響應(yīng)法

　　其原理是提供不同頻率的諧波力信號作為傳感器的輸人, 通過六維輪力傳感器的輸出信號,求出其在不同頻率下的頻率響應(yīng)。頻率響應(yīng)法在頻域內(nèi)測試系統(tǒng)的動態(tài)特性，是gong認的理想方法,但是現(xiàn)有實驗設(shè)備很難提供不同頻率的諧波力信號。

階躍響應(yīng)法

　　其原理是給傳感器輸人一個階躍激勵信號,檢測其階躍響應(yīng)信號,利用階躍響應(yīng)求出傳感器的動態(tài)性能指標，并且可以辨識出傳感器的傳遞函數(shù)。

　　在實踐中階躍激勵信號比較容易實現(xiàn)，尤其是負階躍激勵信號，即預(yù)先對傳感器施加已知的靜載荷，然后突然卸載，從而獲得負階躍響應(yīng)信號。

　　在現(xiàn)有的實驗條件下，選用負階躍響應(yīng)法實現(xiàn)了車輪力傳感器的動態(tài)標定,得到了動態(tài)性能指標和傳遞函數(shù)。