專利名稱：一種線振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種線振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在工作過(guò)程中會(huì)承受很大的振動(dòng)，比如火箭和導(dǎo)彈的發(fā)射及飛行時(shí)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的敏感部件將承受高量級(jí)的振動(dòng)，并伴隨著持續(xù)加速度。線振動(dòng)臺(tái)可以模擬慣性元器件工作過(guò)程中所承受的振動(dòng)環(huán)境條件，用于在慣性器件進(jìn)入裝備之前的試驗(yàn)篩選。優(yōu)秀的線振動(dòng)臺(tái)應(yīng)該只有線振動(dòng)，而沒(méi)有角振動(dòng)，但實(shí)際的線振動(dòng)臺(tái)受加工工藝、產(chǎn)品安裝重心變化、臺(tái)體材料剛性、控制器性能的限制，不可避免存在三維扭轉(zhuǎn)。這種三維扭轉(zhuǎn)反映了線振動(dòng)臺(tái)的線振動(dòng)性能。慣性測(cè)量單元中包含陀螺和加表，當(dāng)慣性測(cè)量單元放置于扭轉(zhuǎn)角速率比較大的線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上進(jìn)行線振動(dòng)性能測(cè)試時(shí)，陀螺敏感到扭轉(zhuǎn)角速率的大小，和線振動(dòng)引起的陀螺漂移相互疊加、混淆，不能確定陀螺線振動(dòng)性能是否滿足要求。 因此，在使用線振動(dòng)臺(tái)對(duì)慣性測(cè)量組合進(jìn)行環(huán)境實(shí)驗(yàn)及篩選之前，必須對(duì)線振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定，使其除線振動(dòng)之外的扭轉(zhuǎn)角速率盡可能小。當(dāng)前標(biāo)定線振動(dòng)臺(tái)的常用的方法是采用雙頻激光干涉儀，測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)在振動(dòng)時(shí)臺(tái)子在各個(gè)方向上的扭轉(zhuǎn)位移，再根據(jù)一定的公式換算成扭轉(zhuǎn)的角度。但是這種方法要保證測(cè)量的可靠性，光路需要精確地對(duì)準(zhǔn)，對(duì)反射鏡的安裝要求很高。這些條件如果不能滿足，這種測(cè)量方法的精度就不能保證，也不能保證測(cè)量的可靠性。這種方法最主要的缺點(diǎn)是傳感器直接測(cè)量的是角度，再根據(jù)角度與頻率的關(guān)系，計(jì)算扭轉(zhuǎn)角速率的大小。光纖陀螺是測(cè)量角速率的最好傳感器，利用Sagnac效應(yīng)，直接測(cè)量載體相對(duì)于慣性空間的角速率。由于其帶寬很高(可達(dá)IMHz)，很高的精度(0.001° /h)，且不需要外部參考物，能實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)的自主測(cè)量。浙江大學(xué)經(jīng)過(guò)多年的深入研究，對(duì)光纖陀螺性能具有深刻認(rèn)識(shí)。線振動(dòng)臺(tái)研制單位根據(jù)浙江大學(xué)的要求研發(fā)出了一臺(tái)線振動(dòng)臺(tái)，浙江大學(xué)研制的光纖陀螺在該振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行6g，10-3kHz的掃頻振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)對(duì)陀螺基本沒(méi)有影響， 即振動(dòng)時(shí)光纖陀螺的輸出和靜止時(shí)基本一樣。使用這種光纖陀螺在另外一個(gè)普通線振動(dòng)臺(tái)上測(cè)試時(shí)，可以測(cè)出線振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)過(guò)程中扭轉(zhuǎn)角速率非常大，達(dá)到50° /s的量級(jí)。因此，使用光纖陀螺進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)性能的評(píng)估，對(duì)指導(dǎo)線振動(dòng)臺(tái)研制單位具有非常重要意義。通過(guò)將光纖陀螺分別沿正交的三個(gè)方向安裝到線振動(dòng)臺(tái)上，測(cè)量該方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，從而評(píng)估線振動(dòng)臺(tái)的性能，填補(bǔ)了直接測(cè)量振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率的空白，對(duì)于航空航天的發(fā)展意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種線振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率的測(cè)量方法。該方法可以直接測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)過(guò)程中三個(gè)正交方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，該測(cè)量方法通過(guò)將光纖陀螺分別朝正交的三個(gè)方向，通過(guò)工裝安裝到線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上實(shí)現(xiàn)對(duì)線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面三個(gè)正交方向上扭轉(zhuǎn)角速率的測(cè)量，本發(fā)明測(cè)量方法實(shí)施步驟如下
步驟(I).將光纖陀螺通過(guò)工裝固定在線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，光纖陀螺敏感方向與線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面振動(dòng)方向平行；
步驟(2).啟動(dòng)線振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)源，控制線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面以要求的振動(dòng)方式開始振動(dòng)，測(cè)量光纖陀螺的輸出，T時(shí)間后，線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面停止振動(dòng)，得到線振動(dòng)臺(tái)在步驟(I)中所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將光纖陀螺取下；
步驟(3).將光纖陀螺通過(guò)工裝固定在線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，光纖陀螺敏感方向與線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面垂直；重復(fù)步驟(2)，得到線振動(dòng)臺(tái)在步驟(3)所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將光纖陀螺取下；
步驟(4).將光纖陀螺通過(guò)工裝固定在線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，光纖陀螺敏感方向垂直于線振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方向，同時(shí)平行于線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面；重復(fù)步驟(2)，得到線振動(dòng)臺(tái)如步驟(4)中所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將光纖陀螺取下；
所述的時(shí)間T大于I秒鐘；
本發(fā)明中，線振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方式和振動(dòng)時(shí)間，其中振動(dòng)方式包括振動(dòng)頻率和振動(dòng)量級(jí)， 可根據(jù)線振動(dòng)臺(tái)的測(cè)量要求選擇。本發(fā)明中，所述的步驟(I)、步驟(3)、步驟(4)中，線振動(dòng)臺(tái)三個(gè)正交方向扭轉(zhuǎn)角速率的測(cè)量順序可以任意調(diào)換。即，可以先測(cè)步驟(I)、再測(cè)步驟(4)、最后測(cè)步驟(3);也可以先測(cè)步驟(3)、再測(cè)步驟(4)、最后測(cè)步驟(I);也可以先測(cè)步驟(3)、再測(cè)步驟(I)、最后測(cè)步驟(4);也可以先測(cè)步驟(4)、再測(cè)步驟(I)、最后測(cè)步驟(3);也可以先測(cè)步驟(4)、 再測(cè)步驟(3)、最后測(cè)步驟(I)。本發(fā)明方法有益效果
本發(fā)明提供可以直接測(cè)量得到線振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率的方法，比傳統(tǒng)的線振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率測(cè)量方法，精度更高、帶寬更大、操作更簡(jiǎn)單方便，測(cè)量結(jié)果更可靠。使用本發(fā)明方法進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)性能的評(píng)估，對(duì)指導(dǎo)線振動(dòng)臺(tái)研制單位具有非常重要意義。本發(fā)明方法填補(bǔ)了直接測(cè)量振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率的空白，對(duì)于航空航天的發(fā)展意義重大。


圖I為本發(fā)明中測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)在三個(gè)正交方向上的扭轉(zhuǎn)角速率測(cè)量方法示意圖； 圖2為本發(fā)明中測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)平行于X軸方向上的扭轉(zhuǎn)角速率測(cè)量方法示意圖3為本發(fā)明中測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)平行于Y軸方向上的扭轉(zhuǎn)角速率測(cè)量方法示意圖4為本發(fā)明中測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)平行于Z軸方向上的扭轉(zhuǎn)角速率測(cè)量方法示意圖。圖中1.線振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)源；2.線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面；3.線振動(dòng)臺(tái)的基座；4. X軸向光纖陀螺；5. Y軸向光纖陀螺；6. Z軸向光纖陀螺。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖所示對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，是測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)在三個(gè)正交方向上的扭轉(zhuǎn)角速率的方法示意圖，將光纖陀螺分別朝正交的三個(gè)方向，通過(guò)工裝安裝到線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)的扭轉(zhuǎn)角速率，正交的三個(gè)方向分別為X、Y、Z軸三個(gè)方向，其中X軸與振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)方向平行，Y軸與振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面垂直，Z軸與振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)方向垂直同時(shí)與振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面平行，振動(dòng)臺(tái)基座3位于 2.線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面正下方，起到隔振減振的作用。步驟(I).如圖2所示，將X軸向光纖陀螺4通過(guò)工裝固定到線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面2上， X軸向光纖陀螺4與線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面2振動(dòng)方向平行；
步驟(2).啟動(dòng)線振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)源I,控制線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面2以要求的振動(dòng)方式開始振動(dòng)， 測(cè)量光纖陀螺的輸出，T時(shí)間后，線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面停止振動(dòng)，得到線振動(dòng)臺(tái)在步驟(I)中所述的X軸向光纖陀螺4敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將X軸向光纖陀螺4取下；
步驟(3).如圖3所示，將Y軸向光纖陀螺5通過(guò)工裝固定到線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，Y軸向光纖陀螺敏感方向與線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面垂直；重復(fù)步驟(2)，得到線振動(dòng)臺(tái)在步驟(3)所述的Y 軸向光纖陀螺5敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將Y軸向光纖陀螺5取下；
步驟(4).如圖4所示，將Z軸向光纖陀螺6通過(guò)工裝固定到線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，Z軸向光纖陀螺6敏感方向垂直于線振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方向，同時(shí)平行于線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面；重復(fù)步驟
(2)，得到線振動(dòng)臺(tái)如步驟(4)中所述的Z軸向光纖陀螺6敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將Z軸向光纖陀螺6取下。所述的時(shí)間T大于I秒鐘。所述的X軸向光纖陀螺4、Y軸向光纖陀螺5、Z軸向光纖陀螺6均為同一個(gè)光纖陀螺，只是安裝方向不同；
本發(fā)明中，線振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方式和振動(dòng)時(shí)間，其中振動(dòng)方式包括振動(dòng)頻率和振動(dòng)量級(jí)， 可根據(jù)線振動(dòng)臺(tái)的測(cè)量要求選擇。
權(quán)利要求
1.一種線振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率的測(cè)量方法，其特征在于如下步驟步驟(I).將光纖陀螺固定在線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，光纖陀螺敏感方向與線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面振動(dòng)方向平行；步驟(2).啟動(dòng)線振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)源，控制線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面以要求的振動(dòng)方式開始振動(dòng)，測(cè)量光纖陀螺的輸出，T時(shí)間后，線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面停止振動(dòng)，得到線振動(dòng)臺(tái)在步驟(I)中所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將光纖陀螺取下；步驟(3).將光纖陀螺固定在線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，光纖陀螺敏感方向與線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面垂直；重復(fù)步驟(2)，得到線振動(dòng)臺(tái)在步驟(3)所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將光纖陀螺取下；步驟(4).將光纖陀螺固定在線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，光纖陀螺敏感方向垂直于線振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方向，同時(shí)平行于線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面；重復(fù)步驟(2)，得到線振動(dòng)臺(tái)如步驟(4)中所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，然后將光纖陀螺取下；所述的時(shí)間T大于I秒鐘；所述的線振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)方式和振動(dòng)時(shí)間，其中振動(dòng)方式包括振動(dòng)頻率和振動(dòng)量級(jí)，可根據(jù)線振動(dòng)臺(tái)的測(cè)量要求選擇；所述的步驟(I)、步驟(3)、步驟(4)中，線振動(dòng)臺(tái)三個(gè)正交方向扭轉(zhuǎn)角速率的測(cè)量順序可以任意調(diào)換；即，可以先測(cè)步驟(I)、再測(cè)步驟(4)、最后測(cè)步驟3;也可以先測(cè)步驟(3)、 再測(cè)步驟(4)、最后測(cè)步驟(I);也可以先測(cè)步驟(3)、再測(cè)步驟(I)、最后測(cè)步驟(4);也可以先測(cè)步驟(4)、再測(cè)步驟(I)、最后測(cè)步驟(3);也可以先測(cè)步驟(4)、再測(cè)步驟(3)、最后測(cè)步驟⑴。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線振動(dòng)臺(tái)扭轉(zhuǎn)角速率的測(cè)量方法?，F(xiàn)有測(cè)量方法的精度和可靠性不能保證，本發(fā)明方法使用光纖陀螺測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)在不同線振動(dòng)頻率下各個(gè)方向附加的扭轉(zhuǎn)角速率。將光纖陀螺分別朝正交的三個(gè)方向，固定在線振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，分別測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)過(guò)程中光纖陀螺的輸出數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)方向上線振動(dòng)臺(tái)的扭轉(zhuǎn)角速率曲線以此評(píng)估線振動(dòng)臺(tái)的性能。本發(fā)明方法可以快速直接測(cè)量線振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)過(guò)程中三個(gè)正交方向上的扭轉(zhuǎn)角速率，且具有精度更高、帶寬更大、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M7/06GK102589567SQ201210007450
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者劉承, 張登偉, 李景超, 舒曉武, 趙宇翔, 車雙良 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)