鲁旭涛，孙运强，李 静

(1.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 太原 030051;2.中北大学 电子测试技术国家重点实验室, 太原 030051)

实现冲击响应运动的方法有多种。常用的方法为使用运动控制器实现预定的运动状态，主要包括单片机或微处理器作为核心的运动控制器。但此类方法控制较为复杂，多用于实现复杂的运动，一般不用于实现冲击性的高速运动。另一种方法就是使用火药或电磁力等实现冲击性力源，并基于该力源实现冲击性的高速运动，此种方法能够比较实际的复现需要模拟和测量的运动状态，但由于该方法的稳定性和重复性都比较差，用于校准高速测量设备时不能提供充分的有效测量机会。

常规冲击校准行程只有几mm到几十mm，频率范围比较窄，本文要实现高速运动状态下的350 mm长距离的运动参量动态校准，使用一般的方法是不可能的。

近十多年来，随着冲击校准技术的研究日渐成熟，德国、英国和日本的国家计量机构[1]，对瞬态冲击力的校准表示出极大的关注，在传统的稳态正弦激振力源、落锤式动态力源、阶跃式力源的基础上，提出使用空气轴承的滑块碰撞式力源装置。2004年，德国物理技术研究院(PTB)的运动学研究部门，在原有加速度实验室(Section 1.31 Acceleration)的基础上，新增了瞬态冲击力实验室(Section 1.34 Impact Dynamics)，明确提出瞬态冲击力是冲击加速度的导出量，两者的基本原理、测量方法和硬件实现有着紧密的关系。

1 系统设计

本文设计了一套复合曲柄滑块结构[2]，大曲柄连杆机构用来保证大范围的动态位移，小曲柄连杆机构用来保证速度和加速度要求。……