本发明属于传感器标定技术领域，具体涉及一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台和标定方法。
背景技术：
核电厂地震加速度仪是核电厂地震监测系统的关键设备部件，依据《nb/t20076核电站地震仪表准则》，在每个电厂大修周期内，核电厂运行的地震仪表系统必须停机进行大修维护检测，完成系统的通道标定，对地震加速度仪部件进行标定检查，测试其精度、频率响应等性能特征。
《nb/t20076核电站地震仪表准则》规定，核电厂地震加速度仪规定的工作频率范围为0.02hz～50hz，对地震加速度仪部件进行标定时，必须检测传感器的频率响应和给定频率下的加速度响应灵敏度和横轴灵敏度。现阶段针对地震加速度仪的标定均采用地震台进行，市面上主流地震台的频率下限大多在5hz以上，少数地震台可达到2hz，但均无法满足规范对核电站地震加速度仪的标定测量要求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台和标定方法，用于实现对地震加速度仪在超低频下的精度和频率响应的测试功能。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，包括伺服电机、电机转轴、标尺、上轴承、载物台转轴、带轮1、带轮2和传动带；电机转轴与伺服电机的转子固定连接，电机转轴为竖直方向；标尺的一端固定在电机转轴的顶部，且标尺与电机转轴垂直；上轴承与标尺活动连接，上轴承沿标尺的长度方向移动；载物台转轴的靠近顶部的一端与上轴承的转子固定连接，载物台转轴的顶部与待测传感器固定连接；带轮1和带轮2的外径相同，带轮1套在电机转轴上且与电机转轴固定，带轮2套在载物台转轴上且与载物台转轴固定，传动带呈8字形交叉的绕在带轮1和带轮2上，电机转轴、载物台转轴、带轮1、带轮2和传动带构成带传动。
按上述方案，还包括底座，伺服电机固定在底座上。
按上述方案，还包括旋转杆，旋转杆与电机转轴垂直，且旋转杆的中点固定在电机转轴的顶部，标尺固定在旋转杆的从任意一端的端点到中点的一侧。
进一步的，还包括旋转台支架，旋转台支架包括相互垂直固定的支架横杆和支架竖杆；支架竖杆固定在旋转杆的没有固定标尺的一端，支架竖杆与旋转杆垂直，支架横杆与支架横杆旋转杆平行。
进一步的，还包括下轴承，下轴承的转子与载物台转轴的远离顶部的一端固定连接，下轴承与旋转台支架的支架横杆活动连接，下轴承沿支架横杆的长度方向移动。
按上述方案，还包括锁紧螺栓，锁紧螺栓与上轴承螺纹连接；当锁紧螺栓拧紧时，上轴承与标尺的相对位置固定；当锁紧螺栓松开时，上轴承沿标尺的长度方向移动。
按上述方案，还包括载物台，载物台固定在载物台转轴的顶部，待测传感器固定在载物台的上表面。
按上述方案，带轮1和带轮2分别在电机转轴和载物台转轴上的安装高度相同。
一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪的标定方法，包括以下步骤：
s1：灵敏度标定；将待测传感器按z轴垂直于水平面的方向固定在载物台上，通过标尺读取待测传感器的旋转半径r，伺服电机按固定的转速ω转动，转动周期为t，则施加在待测传感器上的x轴的加速度值ax和y轴的加速度值ay分别为
ax＝rω2sinωt，
ay＝rω2cosωt，
az＝0，
设待测传感器输出x轴的加速度实际值为ax1，y轴的加速度实际值为ay1，将ax1与ax、ay1与ay分别对比计算得到待测传感器的灵敏度；
松开上轴承的锁紧螺栓，沿标尺方向移动上轴承，改变旋转半径r，重复进行灵敏度标定以消除操作误差；
s2：频率响应标定；按步骤s1计算得到施加在待测传感器上的x轴的加速度值ax和y轴的加速度值ay，设待测传感器输出x轴的加速度实际值为ax2，y轴的加速度实际值为ay2，将ax2与ax、ay2与ay分别对比计算得到待测传感器的频率响应；改变伺服电机的转速ω，重复进行频率响应标定以消除操作误差。
进一步的，还包括以下步骤：
将待测传感器依次按x轴、y轴垂直于水平面的方向固定在载物台上，并进行灵敏度标定和频率响应标定，得到施加在待测传感器上的z轴的加速度值az为
az＝rω2cosωt，
将待测传感器分别在灵敏度标定和频率响应标定中输出的加速度实际值az1和az2分别与az对比计算，得到待测传感器的横轴的灵敏度和频率响应。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台和标定方法通过伺服电机、电机转轴带动旋转台支架做圆周运动，并通过两个带轮以及交差的传动带带动载物台转轴和载物台做周期相同的逆向圆周转动，使载物台和待测的地震加速度仪的方位角在转动过程中不发生变化，相对静止的地面平动；旋转台支架转动时，对待测的地震加速度仪施加一个正弦周期变化的加速度值，实现了对地震加速度仪在超低频下的精度和频率响应的测试功能。本发明可输出频率在2hz以下、加速度值可调的正弦加速度值，满足了《nb/t20076核电站地震仪表准则》的规定，填补了市场空白。
2.本发明能够在固定频率下改变输入的转动半径来测试地震加速度仪的精度，也能在固定转动半径下改变输入的转速即频率来测试地震加速度仪的频率响应，便于简化测试流程，减轻测试人员负担。
3.本发明在改变地震加速度仪的安装方向后能够测试地震加速度仪的三个轴向的精度和频率响应性能，结构简单，有利于降低测试成本。
附图说明
图1是本发明实施例的主视图。
图2是本发明实施例的俯视图。
图中：1.底座；2.伺服电机；3.旋转台支架；4.电机转轴；5.带轮1；6.下轴承；7.带轮2；8.载物台转轴；9.传动带；10.上轴承；11.旋转杆；12.载物台；13.标尺。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1和图2，本发明的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，包括底座1、伺服电机2、旋转台支架3、电机转轴4、带轮15、下轴承6、带轮27、载物台转轴8、传动带9、上轴承10、旋转杆11、载物台12、标尺13和锁紧螺栓。
伺服电机2固定在底座1上，电机转轴4与伺服电机2的转子固定连接，电机转轴4为竖直方向。
旋转杆11与电机转轴4垂直，且旋转杆11的中点固定在电机转轴4的顶部，标尺13固定在旋转杆11的从任意一端的端点到中点的一侧；旋转台支架3包括相互垂直固定的支架横杆和支架竖杆；支架竖杆固定在旋转杆11的没有固定标尺13的一端，支架竖杆与旋转杆11垂直，支架横杆与支架横杆旋转杆11平行。
上轴承10与旋转杆11活动连接，锁紧螺栓与上轴承10螺纹连接；当锁紧螺栓拧紧时，上轴承10与旋转杆11的相对位置固定；当锁紧螺栓松开时，上轴承10沿旋转杆11的长度方向移动。
载物台转轴8的靠近顶部的一端与上轴承10的转子固定连接，载物台12固定在载物台转轴8的顶部，待测的地震加速度仪固定在载物台12的上表面。
下轴承6的转子与载物台转轴8的远离顶部的一端固定连接，下轴承6与旋转台支架3的支架横杆活动连接，下轴承6沿支架横杆的长度方向移动。
带轮15和带轮27的外径相同，带轮15套在电机转轴4上且与电机转轴4固定，带轮27套在载物台转轴8上且与载物台转轴8固定，带轮15和带轮27分别在电机转轴4和载物台转轴8上的安装高度相同；传动带9呈8字形交叉的绕在带轮15和带轮27上，电机转轴4、载物台转轴8、带轮15、带轮27和传动带9构成带传动。
当伺服电机2转动时，电机转轴4带动旋转杆11和旋转台支架3以电机转轴4为中心做匀速圆周运动；并通过带轮15、带轮27，以及呈8字形的交叉绕在带轮15和带轮27上的传动带9，带动载物台转轴8和载物台12绕载物台转轴8做周期相同的逆向匀速圆周转动，使载物台12和待测的地震加速度仪的方位角在转动过程中不发生变化，相对静止的地面平动；旋转杆11和旋转台支架3转动时，相当于对待测的地震加速度仪施加了一个正弦周期变化的加速度值来对其进行标定测试。
一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪的标定方法，包括以下步骤：
s1：灵敏度标定；将待测的地震加速度仪按z轴垂直于水平面的方向固定在载物台12上，通过标尺13读取待测的地震加速度仪的旋转半径r，伺服电机2按固定的转速ω转动，转动周期为t，则施加在待测的地震加速度仪上的x轴的按正弦周期变化的加速度值ax和y轴的加速度值ay分别为
ax＝rω2sinωt，
ay＝rω2cosωt，
az＝0，
设待测的地震加速度仪输出x轴的加速度实际值为ax1，y轴的加速度实际值为ay1，将ax1与ax、ay1与ay分别对比计算得到待测的地震加速度仪的灵敏度；
松开上轴承10的锁紧螺栓，沿标尺13方向移动上轴承10，改变旋转半径r，重复进行灵敏度标定以消除操作误差；
s2：频率响应标定；按步骤s1计算得到施加在待测的地震加速度仪上的按正弦周期变化的x轴的加速度值ax和y轴的加速度值ay，设待测的地震加速度仪输出x轴的加速度实际值为ax2，y轴的加速度实际值为ay2，将ax2与ax、ay2与ay分别对比计算得到待测的地震加速度仪的频率响应；改变伺服电机2的转速ω，重复进行频率响应标定以消除操作误差。
将待测的地震加速度仪依次按x轴、y轴垂直于水平面的方向固定在载物台12上，并进行灵敏度标定和频率响应标定，得到施加在待测的地震加速度仪上的按正弦周期变化的z轴的加速度值az为
az＝rω2cosωt，
将待测的地震加速度仪分别在灵敏度标定和频率响应标定中输出的加速度实际值az1和az2分别与az对比计算，得到待测的地震加速度仪的横轴的灵敏度和频率响应。
施加到待测的地震加速度仪上的加速度大小和频率由转动半径r和转速ω决定，转速ω越小频率越低，改变转动半径r和转速ω，即可输出标准的低频正弦加速度值用于对地震加速度仪进行精度和频响的标定测试。本发明可输出频率在2hz以下、加速度值可调的正弦加速度值，满足了《nb/t20076核电站地震仪表准则》的规定，填补了市场空白。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
1.一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，其特征在于：包括伺服电机(2)、电机转轴(4)、标尺(13)、上轴承(10)、载物台转轴(8)、带轮1(5)、带轮2(7)和传动带(9)；电机转轴(4)与伺服电机(2)的转子固定连接，电机转轴(4)为竖直方向；标尺(13)的一端固定在电机转轴(4)的顶部，且标尺(13)与电机转轴(4)垂直；上轴承(10)与标尺(13)活动连接，上轴承(10)沿标尺(13)的长度方向移动；载物台转轴(8)的靠近顶部的一端与上轴承(10)的转子固定连接，载物台转轴(8)的顶部与待测传感器固定连接；带轮1(5)和带轮2(7)的外径相同，带轮1(5)套在电机转轴(4)上且与电机转轴(4)固定，带轮2(7)套在载物台转轴(8)上且与载物台转轴(8)固定，传动带(9)呈8字形交叉的绕在带轮1(5)和带轮2(7)上，电机转轴(4)、载物台转轴(8)、带轮1(5)、带轮2(7)和传动带(9)构成带传动。
2.根据权利要求1所述的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，其特征在于：还包括底座(1)，伺服电机(2)固定在底座(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，其特征在于：还包括旋转杆(11)，旋转杆(11)与电机转轴(4)垂直，且旋转杆(11)的中点固定在电机转轴(4)的顶部，标尺(13)固定在旋转杆(11)的从任意一端的端点到中点的一侧。
4.根据权利要求3所述的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，其特征在于：还包括旋转台支架(3)，旋转台支架(3)包括相互垂直固定的支架横杆和支架竖杆；支架竖杆固定在旋转杆(11)的没有固定标尺(13)的一端，支架竖杆与旋转杆(11)垂直，支架横杆与支架横杆旋转杆(11)平行。
5.根据权利要求4所述的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，其特征在于：还包括下轴承(6)，下轴承(6)的转子与载物台转轴(8)的远离顶部的一端固定连接，下轴承(6)与旋转台支架(3)的支架横杆活动连接，下轴承(6)沿支架横杆的长度方向移动。
6.根据权利要求1所述的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，其特征在于：还包括锁紧螺栓，锁紧螺栓与上轴承(10)螺纹连接；当锁紧螺栓拧紧时，上轴承(10)与标尺(13)的相对位置固定；当锁紧螺栓松开时，上轴承(10)沿标尺(13)的长度方向移动。
7.根据权利要求1所述的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，其特征在于：还包括载物台(12)，载物台(12)固定在载物台转轴(8)的顶部，待测传感器固定在载物台(12)的上表面。
8.根据权利要求1所述的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台，其特征在于：带轮1(5)和带轮2(7)分别在电机转轴(4)和载物台转轴(8)上的安装高度相同。
9.基于权利要求1至8中任意一项所述的一种超低频三轴向核电厂地震加速度仪标定台的标定方法，其特征在于：包括以下步骤：
s1：灵敏度标定；将待测传感器按z轴垂直于水平面的方向固定在载物台(12)上，通过标尺(13)读取待测传感器的旋转半径r，伺服电机(2)按固定的转速ω转动，转动周期为t，则施加在待测传感器上的x轴的加速度值ax和y轴的加速度值ay分别为
ax＝rω2sinωt，
ay＝rω2cosωt，
az＝0，
设待测传感器输出x轴的加速度实际值为ax1，y轴的加速度实际值为ay1，将ax1与ax、ay1与ay分别对比计算得到待测传感器的灵敏度；
松开上轴承(10)的锁紧螺栓，沿标尺(13)方向移动上轴承(10)，改变旋转半径r，重复进行灵敏度标定以消除操作误差；
s2：频率响应标定；按步骤s1计算得到施加在待测传感器上的x轴的加速度值ax和y轴的加速度值ay，设待测传感器输出x轴的加速度实际值为ax2，y轴的加速度实际值为ay2，将ax2与ax、ay2与ay分别对比计算得到待测传感器的频率响应；改变伺服电机(2)的转速ω，重复进行频率响应标定以消除操作误差。
10.根据权利要求9所述的标定方法，其特征在于：还包括以下步骤：
将待测传感器依次按x轴、y轴垂直于水平面的方向固定在载物台(12)上，并进行灵敏度标定和频率响应标定，得到施加在待测传感器上的z轴的加速度值az为
az＝rω2cosωt，
将待测传感器分别在灵敏度标定和频率响应标定中输出的加速度实际值az1和az2分别与az对比计算，得到待测传感器的横轴的灵敏度和频率响应。
技术总结