專利名稱：線振動(dòng)與過載組合測(cè)試方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)，具體說就是一種線振動(dòng)與過載組合測(cè)試方法及其裝置。背景技術(shù)：
慣導(dǎo)測(cè)試裝置是慣性儀表與慣性測(cè)量系統(tǒng)研究中的關(guān)鍵設(shè)備，以離心機(jī)為主的綜合環(huán)境模擬設(shè)備是一種發(fā)展較早、較快的環(huán)境與力學(xué)環(huán)境綜合的模擬設(shè)備，美國(guó)在六十年代制造了以離心機(jī)為主體的復(fù)合環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備。這種設(shè)備的一般做法是在離心機(jī)臂的一端安裝可模擬溫度、高度、濕度、振動(dòng)或其它環(huán)境條件的設(shè)備。設(shè)備的主要用途是模擬飛行器、導(dǎo)彈彈頭、衛(wèi)星和宇宙飛船等在發(fā)射階段和再入階段經(jīng)受的復(fù)合環(huán)境作用，研究載人飛行器在空間飛行時(shí)復(fù)合環(huán)境對(duì)人的影響。
長(zhǎng)期以來，對(duì)部件級(jí)的產(chǎn)品來說始終存在一個(gè)問題單項(xiàng)環(huán)境和復(fù)合環(huán)境作用后對(duì)產(chǎn)品的影響到底有什么差異。由于后者是產(chǎn)品受到的真正環(huán)境條件，因此復(fù)合環(huán)境條件下的測(cè)試對(duì)評(píng)定產(chǎn)品性能更為重要。研究表明，線振動(dòng)與過載組合測(cè)試符合慣性儀表及系統(tǒng)的實(shí)際使用環(huán)境，我國(guó)在復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)研究方面起步較晚，與世界先進(jìn)水平有較大的差距。由于技術(shù)條件的限制，長(zhǎng)期以來在航天領(lǐng)域基本采用單項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn)或順序組合試驗(yàn)來代替復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)，即分別不同時(shí)地對(duì)受試產(chǎn)品用振動(dòng)臺(tái)提供單一振動(dòng)環(huán)境，用離心機(jī)提供線加速度環(huán)境。
上世紀(jì)八十年代末，西南結(jié)構(gòu)力學(xué)研究所對(duì)線加速度下復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)進(jìn)行了較為深入的研究，提出“把振動(dòng)臺(tái)固定在離心機(jī)臂上構(gòu)成的整套設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)受試部件提供加速度一振動(dòng)復(fù)合實(shí)驗(yàn)環(huán)境”，但終因技術(shù)難度太大沒能成功。魯順在其論文“加速度表綜合測(cè)試系統(tǒng)的研制”(上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007年)中建立的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)只適用于角速度表的標(biāo)定測(cè)試，不是綜合測(cè)試；賈普照在其論文“穩(wěn)態(tài)加速度模擬試驗(yàn)設(shè)備離心機(jī)設(shè)計(jì)”(見《航天器環(huán)境工程》，2011年，觀卷第2期，頁碼194-20 中設(shè)計(jì)的離心機(jī)只適用于過載或線加速度的測(cè)試；李春枝，黎啟勝，牛寶良在其論文“離心-振動(dòng)復(fù)合下離心機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試與分析”(見《振動(dòng)與沖擊》，2008年，27卷增刊，頁碼沈5力67)中指出目前通常是將振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)通過連接底板安放在離心機(jī)吊籃內(nèi)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)-離心復(fù)合試驗(yàn)，沒有給出更好的試驗(yàn)方案；崔勝剛在其論文“線振動(dòng)臺(tái)測(cè)控問題的研究”(哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009年)中分析了線振動(dòng)臺(tái)的組成、數(shù)學(xué)模型和控制方法，該裝置只適用于線振動(dòng)的測(cè)試；尚增溫在其論文“分裂導(dǎo)線微風(fēng)振動(dòng)試驗(yàn)用液壓振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)研究”(見《液壓與氣動(dòng)》，2003年第6期，頁碼14-17)中研究的液壓線振動(dòng)臺(tái)同樣只適用于線振動(dòng)的測(cè)試，以上都不符合組合測(cè)試的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試方法及其裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所述的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試裝置，它是由圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成的，高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)安裝在圓盤式離心機(jī)上，圓盤式離心機(jī)的轉(zhuǎn)軸和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)軸平行，圓盤式離心機(jī)的轉(zhuǎn)速和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速都可以調(diào)整。
所述的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試方法包括如下幾個(gè)步驟
步驟一將被測(cè)慣性儀表安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，測(cè)試信號(hào)通過滑環(huán)傳到地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)；
步驟二 給圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)加電；
步驟三對(duì)被測(cè)慣性儀表的輸入軸進(jìn)行標(biāo)定；
步驟四開啟圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的控制程序，根據(jù)測(cè)試需要調(diào)整圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速；
步驟五根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)分析被測(cè)慣性儀表的性能。
本發(fā)明一種線振動(dòng)與過載組合測(cè)試方法及其裝置，基于離心機(jī)與高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試裝置的機(jī)理與目前國(guó)外普遍采用的離心機(jī)加電磁振動(dòng)臺(tái)的組合模式有本質(zhì)上的區(qū)別。它可以大大減少由于電磁振動(dòng)臺(tái)重量和體積大帶來的技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度， 在完成環(huán)境試驗(yàn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)試。

圖1為本發(fā)明的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試裝置組成示意圖2為本發(fā)明的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試裝置工作原理示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1 結(jié)合圖1，本發(fā)明一種線振動(dòng)與過載組合測(cè)試裝置，它是由圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成的，高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)安裝在圓盤式離心機(jī)上，圓盤式離心機(jī)的轉(zhuǎn)軸和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)軸平行，圓盤式離心機(jī)的轉(zhuǎn)速和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速都可以調(diào)整。
本發(fā)明一種線振動(dòng)與過載組合測(cè)試方法，步驟如下
步驟一將被測(cè)慣性儀表安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，測(cè)試信號(hào)通過滑環(huán)傳到地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)；
步驟二 給圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)加電；
步驟三對(duì)被測(cè)慣性儀表的輸入軸進(jìn)行標(biāo)定；
步驟四開啟圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的控制程序，根據(jù)測(cè)試需要調(diào)整圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速；
步驟五根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)分析被測(cè)慣性儀表的性能。
實(shí)施例2 結(jié)合圖1，本發(fā)明線振動(dòng)與過載組合測(cè)試方法，步驟如下
(1)將被測(cè)慣性儀表安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，將被測(cè)慣性儀表的輸入軸基準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的零位(允許誤差10角秒)，安裝時(shí)用一根測(cè)試信號(hào)電纜連接臺(tái)面上的滑環(huán)和被測(cè)慣性儀表輸出信號(hào)插座，再用另一根信號(hào)電纜連接離心機(jī)座的信號(hào)座和地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)采集卡，這樣慣性儀表的信號(hào)就通過滑環(huán)傳送到地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)；
(2)給圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)加電，并將其控制到零位；
(3)通過上述步驟對(duì)被測(cè)慣性儀表的輸入軸進(jìn)行安裝后可以使被測(cè)慣性儀表的輸4入軸與高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)零位的夾角Vci = 0 ；
(4)開啟圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的控制程序，根據(jù)測(cè)試需要輸入圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速；這個(gè)過程中被測(cè)慣性儀表的輸出信號(hào)和圓盤式離心機(jī)以及高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)通過滑環(huán)輸出給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)記錄下這些數(shù)據(jù)；
(5)將圓盤式離心機(jī)以及高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)作為參考信號(hào)，和被測(cè)慣性儀表的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，可以分析出被測(cè)慣性儀表在不同激勵(lì)信號(hào)下的響應(yīng)情況，從而據(jù)此可以分析被測(cè)慣性儀表的實(shí)際性能。
實(shí)施例3 結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明的工作原理是這樣的
圖2中，“1”為圓盤式離心機(jī)回轉(zhuǎn)主軸，“2”為高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸，“1”軸與“2” 軸平行且軸之間的距離為R，召為圓盤式離心機(jī)回轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)角速度矢量，g為高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角速度矢量，規(guī)定石和g的正方向豎直向上。因?yàn)锳點(diǎn)始終是圓盤式離心機(jī)圓盤上的點(diǎn)，因此A點(diǎn)沒有科氏加速度和相對(duì)加速度，可以求得A點(diǎn)處相對(duì)地面基座固定坐標(biāo)系的絕對(duì)加速度為^O2) = Gx(Gx及)，其大小為RQ2，其方向?yàn)镺2點(diǎn)沿離心圓盤指向離心機(jī)旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)。由于高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)相對(duì)圓盤式離心機(jī)圓盤有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為G，則圓盤式離心機(jī)輸入加速度分解到被測(cè)慣性儀表輸入軸方向的加速度為
Cii — RQ2 cos(c;/ + φ0) = Acos{wt + φ0)(1)
其中，外為開始測(cè)試時(shí)被測(cè)慣性儀表輸入軸的正向與向心力O2O1方向之間的初始相位角。
由此可見，當(dāng)被測(cè)慣性儀表及系統(tǒng)安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，可以通過控制圓盤式離心機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)角速度石值來改變過載大小，通過控制高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角速度G改變線振動(dòng)頻率，從而實(shí)現(xiàn)線振動(dòng)與過載組合測(cè)試。從公式(1)式可以看出，本發(fā)明所述的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試裝置同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)如下測(cè)試功能過載測(cè)試功能當(dāng)慣性儀表及系統(tǒng)安裝在圓盤式離心機(jī)圓盤上或高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)臺(tái)面上(不旋轉(zhuǎn))，可以作為離心機(jī)使用；測(cè)試陀螺加速度計(jì)當(dāng)陀螺加速度計(jì)安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)同圓盤式離心機(jī)主軸反轉(zhuǎn)，即高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)成為反轉(zhuǎn)平臺(tái)；線振動(dòng)與過載組合測(cè)試功能當(dāng)慣性儀表及系統(tǒng)安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，可以通過控制圓盤式離心機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)角速度石值來改變過載大小，通過控制高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)角速度改變線振動(dòng)頻率，從而實(shí)現(xiàn)線振動(dòng)與過載組合測(cè)試。
本發(fā)明所述的離心機(jī)不限于圓盤式，懸臂式離心機(jī)同樣適用。
權(quán)利要求
1.一種線振動(dòng)與過載組合測(cè)試裝置，它是由圓盤式離心機(jī)(1)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)組成的，其特征在于高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)安裝在圓盤式離心機(jī)(1)上，圓盤式離心機(jī)(1)的轉(zhuǎn)軸和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)( 的轉(zhuǎn)軸平行，圓盤式離心機(jī)的轉(zhuǎn)速和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速都可以調(diào)離iF. ο
2.一種由權(quán)利要求1所述的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)的線振動(dòng)與過載組合測(cè)試方法，其特征在于步驟如下步驟一將被測(cè)慣性儀表安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，測(cè)試信號(hào)通過滑環(huán)傳到地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)；步驟二 給圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)加電； 步驟三對(duì)被測(cè)慣性儀表的輸入軸進(jìn)行標(biāo)定；步驟四開啟圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的控制程序，根據(jù)測(cè)試需要調(diào)整圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速；步驟五根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)分析被測(cè)慣性儀表的性能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線振動(dòng)與過載組合測(cè)試的裝置和方法。它是由圓盤式離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)組成的，高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)安裝在圓盤式離心機(jī)上，圓盤式離心機(jī)的轉(zhuǎn)軸和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)軸平行。測(cè)試方法包括將被測(cè)慣性儀表安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，測(cè)試信號(hào)通過滑環(huán)傳到地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)；給離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)加電并控制到零位；對(duì)慣性儀表的輸入軸進(jìn)行標(biāo)定；開啟控制程序，調(diào)整離心機(jī)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速；分析慣性儀表的性能。本發(fā)明可以大大減少由于電磁振動(dòng)臺(tái)重量和體積大帶來的技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度，在完成環(huán)境試驗(yàn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)試。
文檔編號(hào)G01C25/00GK102506897SQ20111033791
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者伊國(guó)興, 夏紅偉, 曾慶雙, 王常虹, 馬廣程 申請(qǐng)人:哈爾濱工大瑞馳高新技術(shù)有限公司