專利名稱：線振動與過載組合測試方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量技術(shù)，具體說就是一種線振動與過載組合測試方法及其裝置。背景技術(shù)：
慣導(dǎo)測試裝置是慣性儀表與慣性測量系統(tǒng)研究中的關(guān)鍵設(shè)備，以離心機為主的綜合環(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，美國在六十年代制造了以離心機為主體的復(fù)合環(huán)境模擬試驗設(shè)備。這種設(shè)備的一般做法是在離心機臂的一端安裝可模擬溫度、高度、濕度、振動或其它環(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復(fù)合環(huán)境對人的影響。
長期以來，對部件級的產(chǎn)品來說始終存在一個問題單項環(huán)境和復(fù)合環(huán)境作用后對產(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)境條件下的測試對評定產(chǎn)品性能更為重要。研究表明，線振動與過載組合測試符合慣性儀表及系統(tǒng)的實際使用環(huán)境，我國在復(fù)合環(huán)境試驗研究方面起步較晚，與世界先進水平有較大的差距。由于技術(shù)條件的限制，長期以來在航天領(lǐng)域基本采用單項環(huán)境試驗或順序組合試驗來代替復(fù)合環(huán)境試驗，即分別不同時地對受試產(chǎn)品用振動臺提供單一振動環(huán)境，用離心機提供線加速度環(huán)境。
上世紀八十年代末，西南結(jié)構(gòu)力學(xué)研究所對線加速度下復(fù)合環(huán)境試驗進行了較為深入的研究，提出“把振動臺固定在離心機臂上構(gòu)成的整套設(shè)備，在實驗室內(nèi)對受試部件提供加速度一振動復(fù)合實驗環(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)中建立的自動測試系統(tǒng)只適用于角速度表的標定測試，不是綜合測試；賈普照在其論文“穩(wěn)態(tài)加速度模擬試驗設(shè)備離心機設(shè)計”(見《航天器環(huán)境工程》，2011年，觀卷第2期，頁碼194-20 中設(shè)計的離心機只適用于過載或線加速度的測試；李春枝，黎啟勝，牛寶良在其論文“離心-振動復(fù)合下離心機結(jié)構(gòu)振動測試與分析”(見《振動與沖擊》，2008年，27卷增刊，頁碼沈5力67)中指出目前通常是將振動臺系統(tǒng)通過連接底板安放在離心機吊籃內(nèi)實現(xiàn)振動-離心復(fù)合試驗，沒有給出更好的試驗方案；崔勝剛在其論文“線振動臺測控問題的研究”(哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009年)中分析了線振動臺的組成、數(shù)學(xué)模型和控制方法，該裝置只適用于線振動的測試；尚增溫在其論文“分裂導(dǎo)線微風(fēng)振動試驗用液壓振動臺系統(tǒng)研究”(見《液壓與氣動》，2003年第6期，頁碼14-17)中研究的液壓線振動臺同樣只適用于線振動的測試，以上都不符合組合測試的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種原理簡單、實現(xiàn)方便的線振動與過載組合測試方法及其裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的所述的線振動與過載組合測試裝置，它是由圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺組成的，高速旋轉(zhuǎn)平臺安裝在圓盤式離心機上，圓盤式離心機的轉(zhuǎn)軸和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)軸平行，圓盤式離心機的轉(zhuǎn)速和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速都可以調(diào)整。
所述的線振動與過載組合測試方法包括如下幾個步驟
步驟一將被測慣性儀表安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺上，測試信號通過滑環(huán)傳到地面監(jiān)控計算機；
步驟二 給圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺加電；
步驟三對被測慣性儀表的輸入軸進行標定；
步驟四開啟圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的控制程序，根據(jù)測試需要調(diào)整圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速；
步驟五根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析被測慣性儀表的性能。
本發(fā)明一種線振動與過載組合測試方法及其裝置，基于離心機與高速旋轉(zhuǎn)平臺的線振動與過載組合測試裝置的機理與目前國外普遍采用的離心機加電磁振動臺的組合模式有本質(zhì)上的區(qū)別。它可以大大減少由于電磁振動臺重量和體積大帶來的技術(shù)實現(xiàn)難度， 在完成環(huán)境試驗的同時，實現(xiàn)高精度測試。

圖1為本發(fā)明的線振動與過載組合測試裝置組成示意圖2為本發(fā)明的線振動與過載組合測試裝置工作原理示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1 結(jié)合圖1，本發(fā)明一種線振動與過載組合測試裝置，它是由圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺組成的，高速旋轉(zhuǎn)平臺安裝在圓盤式離心機上，圓盤式離心機的轉(zhuǎn)軸和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)軸平行，圓盤式離心機的轉(zhuǎn)速和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速都可以調(diào)整。
本發(fā)明一種線振動與過載組合測試方法，步驟如下
步驟一將被測慣性儀表安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺上，測試信號通過滑環(huán)傳到地面監(jiān)控計算機；
步驟二 給圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺加電；
步驟三對被測慣性儀表的輸入軸進行標定；
步驟四開啟圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的控制程序，根據(jù)測試需要調(diào)整圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速；
步驟五根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析被測慣性儀表的性能。
實施例2 結(jié)合圖1，本發(fā)明線振動與過載組合測試方法，步驟如下
(1)將被測慣性儀表安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺上，將被測慣性儀表的輸入軸基準對準高速旋轉(zhuǎn)平臺的零位(允許誤差10角秒)，安裝時用一根測試信號電纜連接臺面上的滑環(huán)和被測慣性儀表輸出信號插座，再用另一根信號電纜連接離心機座的信號座和地面監(jiān)控計算機采集卡，這樣慣性儀表的信號就通過滑環(huán)傳送到地面監(jiān)控計算機；
(2)給圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺加電，并將其控制到零位；
(3)通過上述步驟對被測慣性儀表的輸入軸進行安裝后可以使被測慣性儀表的輸4入軸與高速旋轉(zhuǎn)平臺零位的夾角Vci = 0 ；
(4)開啟圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的控制程序，根據(jù)測試需要輸入圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速；這個過程中被測慣性儀表的輸出信號和圓盤式離心機以及高速旋轉(zhuǎn)平臺的運動信號通過滑環(huán)輸出給監(jiān)控計算機，計算機記錄下這些數(shù)據(jù)；
(5)將圓盤式離心機以及高速旋轉(zhuǎn)平臺的運動信號作為參考信號，和被測慣性儀表的輸出信號進行比較，可以分析出被測慣性儀表在不同激勵信號下的響應(yīng)情況，從而據(jù)此可以分析被測慣性儀表的實際性能。
實施例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”為圓盤式離心機回轉(zhuǎn)主軸，“2”為高速旋轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)軸，“1”軸與“2” 軸平行且軸之間的距離為R，召為圓盤式離心機回轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)角速度矢量，g為高速旋轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角速度矢量，規(guī)定石和g的正方向豎直向上。因為A點始終是圓盤式離心機圓盤上的點，因此A點沒有科氏加速度和相對加速度，可以求得A點處相對地面基座固定坐標系的絕對加速度為^O2) = Gx(Gx及)，其大小為RQ2，其方向為O2點沿離心圓盤指向離心機旋轉(zhuǎn)中心點。由于高速旋轉(zhuǎn)平臺相對圓盤式離心機圓盤有相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度為G，則圓盤式離心機輸入加速度分解到被測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，外為開始測試時被測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，當被測慣性儀表及系統(tǒng)安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺上，可以通過控制圓盤式離心機主軸旋轉(zhuǎn)角速度石值來改變過載大小，通過控制高速旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)角速度G改變線振動頻率，從而實現(xiàn)線振動與過載組合測試。從公式(1)式可以看出，本發(fā)明所述的線振動與過載組合測試裝置同時可以實現(xiàn)如下測試功能過載測試功能當慣性儀表及系統(tǒng)安裝在圓盤式離心機圓盤上或高速旋轉(zhuǎn)平臺臺面上(不旋轉(zhuǎn))，可以作為離心機使用；測試陀螺加速度計當陀螺加速度計安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺上，高速旋轉(zhuǎn)平臺同圓盤式離心機主軸反轉(zhuǎn)，即高速旋轉(zhuǎn)平臺成為反轉(zhuǎn)平臺；線振動與過載組合測試功能當慣性儀表及系統(tǒng)安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺上，可以通過控制圓盤式離心機主軸旋轉(zhuǎn)角速度石值來改變過載大小，通過控制高速旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)角速度改變線振動頻率，從而實現(xiàn)線振動與過載組合測試。
本發(fā)明所述的離心機不限于圓盤式，懸臂式離心機同樣適用。
權(quán)利要求
1.一種線振動與過載組合測試裝置，它是由圓盤式離心機(1)和高速旋轉(zhuǎn)平臺(2)組成的，其特征在于高速旋轉(zhuǎn)平臺(2)安裝在圓盤式離心機(1)上，圓盤式離心機(1)的轉(zhuǎn)軸和高速旋轉(zhuǎn)平臺( 的轉(zhuǎn)軸平行，圓盤式離心機的轉(zhuǎn)速和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速都可以調(diào)離iF. ο
2.一種由權(quán)利要求1所述的線振動與過載組合測試裝置實現(xiàn)的線振動與過載組合測試方法，其特征在于步驟如下步驟一將被測慣性儀表安裝在高速旋轉(zhuǎn)平臺上，測試信號通過滑環(huán)傳到地面監(jiān)控計算機；步驟二 給圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺加電； 步驟三對被測慣性儀表的輸入軸進行標定；步驟四開啟圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的控制程序，根據(jù)測試需要調(diào)整圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)速；步驟五根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析被測慣性儀表的性能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線振動與過載組合測試的裝置和方法。它是由圓盤式離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺組成的，高速旋轉(zhuǎn)平臺安裝在圓盤式離心機上，圓盤式離心機的轉(zhuǎn)軸和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(zhuǎn)軸平行。測試方法包括將被測慣性儀表安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上，測試信號通過滑環(huán)傳到地面監(jiān)控計算機；給離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺加電并控制到零位；對慣性儀表的輸入軸進行標定；開啟控制程序，調(diào)整離心機和高速旋轉(zhuǎn)平臺的轉(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臺重量和體積大帶來的技術(shù)實現(xiàn)難度，在完成環(huán)境試驗的同時，實現(xiàn)高精度測試。
文檔編號G01C25/00GK102506897SQ20111033791
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者伊國興, 夏紅偉, 曾慶雙, 王常虹, 馬廣程 申請人:哈爾濱工大瑞馳高新技術(shù)有限公司