本發(fā)明涉及一種慣性器件的校準設備，特別涉及一種為慣性器件構造穩(wěn)態(tài)加速度和目標溫度復合的校準設備，屬于慣性器件計量校準技術領域。

背景技術：

隨著慣性技術的不斷發(fā)展，人們對慣性計量校準設備提出越來越高的要求。過去在單一標準輸入情況下對慣性儀表進行計量校準的工作已不能滿足復雜應用環(huán)境下對慣性儀表輸出量的量值溯源。而且，慣性器件量值特性在單一加速度作用情況下與加速度和熱環(huán)境復合作用情況下的是不同的，即，不能夠通過單次的單一加速度或熱作用規(guī)律獲得準確的加速度和熱環(huán)境復合作用的規(guī)律。因此，研制一種精密離心機和精密溫控裝置復合而成的校準設備十分必要。

當前，在復合校準設備研究上，熱點主要停留在復合環(huán)境試驗方面，主要包括復合環(huán)境試驗的試驗設備和試驗方法。如低溫低氣壓試驗箱、溫度低氣壓振動(正弦)綜合試驗箱和溫度低氣壓振動(隨機)綜合試驗箱等，都是有關復合環(huán)境試驗的設備，關注的是可靠性試驗和功能性測試，而不能用于高精度慣性器件的計量校準領域，而且這些復合設備都是在地面工作，不能用于高速旋轉輸出大加速度的離心機上。目前鮮有公開的精密離心機和精密溫控裝置復合而成的校準設備的文獻。

本發(fā)明在精密離心機的機臂末端設置多孔法蘭安裝面，通過多孔法蘭將精密溫控裝置安裝在遠離精密離心機轉軸的機臂末端。同時，在精密溫控裝置內(nèi)設置箱體安裝面，安裝放置有被校準慣性器件的箱體，從而使被校準慣性器件直接受到大加速度和熱的共同激勵。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種精密離心機和精密溫控裝置復合的校準設備，構造穩(wěn)態(tài)加速度和熱環(huán)境的復合條件，從而能夠?qū)T性器件在加速度和熱環(huán)境復合作用下的量值特性進行計量校準與分析。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。一種精密離心機和精密溫控裝置復合的校準設備，包括精密離心機、多孔法蘭和精密溫控裝置。精密溫控裝置通過多孔法連接在精密離心機的機臂末端，被校準慣性器件安置于精密溫控裝置內(nèi)。精密離心機產(chǎn)生設定的加速度，精密溫控裝置產(chǎn)生設定的溫度環(huán)境，兩者同時工作以提供加速度和溫度復合的環(huán)境。精密溫控裝置設置有箱體，被校準慣性器件置于箱體內(nèi)。精密溫控裝置還設有連接所述多孔法蘭的底座，精密離心機的機臂末端設有多孔法蘭安裝面，用于安裝所述的多孔法蘭。通過大加速度和熱環(huán)境共同作用，校準慣性器件高次項系數(shù)的全量程溫度靈敏度或溫度系數(shù)，以提高慣性器件的使用精度。

所述多孔法蘭包括法蘭盤、法蘭安裝孔和法蘭通孔。所述底座上設有與所述法蘭安裝孔在數(shù)量和尺寸上一致對應的底座安裝孔。精密溫控裝置通過所述底座和多孔法蘭固定連接于精密離心機上。為了使精密離心機在旋轉時，載有介質(zhì)的管路順利進入精密溫控裝置內(nèi)進行熱交換，所述多孔法蘭還設置有法蘭入管路孔和法蘭出管路孔。同時，所述底座上也設有與法蘭入管路孔、法蘭出管路孔在數(shù)量和尺寸上分別一致對應的底座入管路孔、底座出管路孔。另外，為安裝之便，所述多孔法蘭和底座中心還分別設有一致對應的法蘭通孔和底座通孔。

所述精密溫控裝置還包括箱體安裝面和箱體，箱體通過箱體安裝面安裝于所述底座上；箱體內(nèi)安裝有被校準的慣性器件。所述箱體內(nèi)的箱體安裝面上設有被校準慣性器件安裝夾具，用于固定被校準慣性器件。

在所述箱體內(nèi)與箱體安裝面相對的另一側，由外層向內(nèi)依次設有風扇、濾網(wǎng)和熱交換管路。風扇和濾網(wǎng)的作用是使箱體內(nèi)的熱空氣流動，具體地，風扇的電機控制風扇的轉速，即風扇吹出的風的大小，濾網(wǎng)控制風扇吹出的風的方向，減小空氣流動對精密溫控裝置箱體內(nèi)溫度產(chǎn)生大的波動，從而保證精密溫控裝置箱體內(nèi)的溫度均勻性。熱交換管路位于濾網(wǎng)和所安裝的被校準的慣性器件之間；為提高熱交換效率，熱交換管路通常采用表面積較大的結構，如網(wǎng)狀結構等。

所述精密溫控裝置還包括進管路、熱交換接頭、出管路和溫度產(chǎn)生及控制部件。進管路的作用是為箱體輸入熱交換介質(zhì)，出管路的作用是為箱體輸出經(jīng)過熱交換后的介質(zhì)。溫度產(chǎn)生及控制部件的作用是產(chǎn)生熱交換介質(zhì)并控制熱交換介質(zhì)的溫度。

本發(fā)明的校準設備有兩種工作模式，即精密離心機靜止模式和精密離心機旋轉模式。在精密離心機靜止模式中，所述溫度產(chǎn)生及控制部件為地面溫控裝置，所述進管路為進液管路，所述出管路為出液管路；此時，其連接關系為：地面溫控裝置內(nèi)的熱交換介質(zhì)通過進液管路連接箱體外部第一個的熱交換接頭，再經(jīng)箱體外部下方的第二個熱交換接頭以及出液管路后，形成循環(huán)回路。在精密離心機旋轉模式中，溫度產(chǎn)生及控制部件為液氮控制系統(tǒng)，所述進管路為液氮進氣管路，所述出管路為排氣管路。所述液氮控制系統(tǒng)包括液氮罐和流量控制部件。此時，其連接關系為：液氮罐排出的氮氣經(jīng)連通在一起的第一個流量控制部件、進氣管路、箱體、排氣管路和第二個流量控制部件排出。

本發(fā)明能獲得以下有益的效果：

可以為被校準慣性器件構造穩(wěn)態(tài)加速度和目標溫度的復合環(huán)境，即被校準慣性器件在通過精密離心機獲得精確的加速度的同時，還能通過精密溫控裝置獲得精確的溫度條件，從而能夠?qū)T性器件在加速度和熱環(huán)境復合作用下的量值特性進行計量校準與分析；

滿足標準的穩(wěn)態(tài)加速度與熱環(huán)境組成的被校準慣性器件復合校準的要求，設備的總體布局緊湊，結構強度大，采用標準化零部件，可靈活安裝與拆卸，調(diào)試維護方便。

復合的加速度、溫度環(huán)境范圍大、精度高。

附圖說明

圖1為精密離心機和精密溫控裝置復合的校準設備在精密離心機靜止時的結構示意圖。

圖2為精密離心機和精密溫控裝置復合的校準設備在精密離心機旋轉時的結構示意圖。

圖3為多孔法蘭結構示意圖。

圖4為精密溫控裝置的底座示意圖。

以上附圖中，具體標號如下：1精密離心機，2多孔法蘭，3精密溫控裝置，11機臂末端，12多孔法蘭安裝面，13配重，21法蘭盤，22法蘭安裝孔，23法蘭入管路孔，24法蘭出管路孔，25法蘭通孔，31底座，32箱體安裝面，33箱體，34進液管路，34’液氮進氣管路，35-1和35-2熱交換接頭，36出液管路，36’排氣管路，37地面溫控裝置，37’液氮控制系統(tǒng)，301被校準慣性器件安裝夾具，302底座安裝孔，303底座入管路孔，304底座出管路孔，305底座通孔，306風扇，307濾網(wǎng)，308熱交換管路，309-1和309-2液氮罐，310-1和310-2流量控制部件。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

圖1是精密離心機和精密溫控裝置復合的校準設備在靜止時的結構示意圖，圖2是精密離心機和精密溫控裝置復合的校準設備在旋轉時的結構示意圖。該校準設備包括精密離心機1、多孔法蘭2和精密溫控裝置3。精密溫控裝置3通過多孔法蘭2連接精密離心機1的機臂末端11。被校準慣性器件置于精密溫控裝置3內(nèi)。其中，精密離心機1產(chǎn)生設定的加速度，精密溫控裝置3產(chǎn)生設定的溫度環(huán)境，兩者同時工作以提供設定的加速度和溫度復合的環(huán)境。通過加速度和熱環(huán)境共同作用，完成慣性器件全量程的加速度、溫度特性的校準，從而提高慣性器件的使用精度。

在精密離心機1的機臂末端11設有多孔法蘭安裝面12，用于安裝所述多孔法蘭2。精密離心機1還包括配重13，設置于與機臂末端11水平徑向?qū)ΨQ的另一端，用于平衡精密離心機，重量可根據(jù)需要進行調(diào)整。

精密溫控裝置3包括底座31、箱體安裝面32、箱體33。其中，底座31用于連接多孔法蘭2。所述箱體安裝面32將箱體33安裝于底座31上。箱體33內(nèi)設有被校準慣性器件安裝夾具301，用于固定被校準慣性器件。被校準慣性器件置于箱體33內(nèi)，可以同時受到加速度和熱的激勵。通過大加速度和熱環(huán)境共同作用，可以校準慣性器件高次項系數(shù)的全量程溫度靈敏度或溫度系數(shù)，從而提高慣性器件的使用精度。

在箱體33內(nèi)與箱體安裝面32相對的另一端，由外向內(nèi)依次還設有風扇306、濾網(wǎng)307和熱交換管路308。即，所述熱交換管路308位于濾網(wǎng)307和所安裝的被校準的慣性器件之間。風扇306和濾網(wǎng)307的作用是使箱體33內(nèi)的熱空氣流動，保證箱體33內(nèi)溫度的均勻性。在箱體外可以控制風扇306的電機轉速，即吹出的風的大小，還可控制濾網(wǎng)307以調(diào)節(jié)風扇306吹出的風的方向。

精密溫控裝置3還包括進管路、熱交換接頭35-1和35-2、出管路和溫度產(chǎn)生及控制部件。溫度產(chǎn)生及控制部件的作用是為箱體33內(nèi)的慣性器件提供熱交換所需的高精度溫度的介質(zhì)，并控制該熱交換介質(zhì)的溫度。

在圖1中，即精密離心機1靜止時，進管路和出管路即是進液管路34和出液管路36。溫度產(chǎn)生及控制部件即是地面溫控裝置37，地面溫控裝置37可以選用恒溫槽。其連接關系為：地面溫控裝置37內(nèi)的熱交換介質(zhì)經(jīng)連通在一起的進液管路34、第一個熱交換接頭35-1、熱交換管路308、第二個熱交換接頭35-2和出液管路36后形成循環(huán)回路。

在圖2中，即精密離心機1旋轉時，進管路和出管路即是液氮進氣管路34’和排氣管路36’。溫度產(chǎn)生及控制部件即是液氮控制系統(tǒng)37’。液氮控制系統(tǒng)37’包括液氮罐(309-1,309-2)和流量控制部件(310-1,310-2)，其作用是保溫或微調(diào)溫度達到設定值。為保持旋轉時的重量對稱，液氮罐(309-1,309-2)和流量控制部件(310-1,310-2)通常都設有兩個。第一個液氮罐309-1通過第一個流量控制部件310-1釋放液氮，再經(jīng)過液氮進氣管路34’、箱體33、排氣管路36’和第二個流量控制部件310-2后排出到第二個液氮罐309-2。

圖3為多孔法蘭結構示意圖。多孔法蘭2由法蘭盤21、法蘭安裝孔22、法蘭入管路孔23、法蘭出管路孔24和法蘭通孔25組成。其中，法蘭入管路孔23和法蘭出管路孔24是為了使精密離心機在旋轉時，載有介質(zhì)的管路順利進入精密溫控裝置內(nèi)進行熱交換而設置。

圖4為精密溫控裝置的底座示意圖。底座31上設有與法蘭安裝孔22、法蘭入管路孔23、法蘭出管路孔24和法蘭通孔25在數(shù)量及尺寸上分別一致對應的底座安裝孔302、底座入管路孔303、底座出管路孔304和底座通孔305。精密溫控裝置3的箱體33通過箱體安裝面32固定連接底座31和法蘭盤21，從而使得精密離心機1通過多孔法蘭2固定連接精密溫控裝置3。

以上精密離心機和精密溫控裝置復合的校準設備，在復合情況下，最大穩(wěn)態(tài)加速度400m/s²，加速度測量不確定度2×10^-5；溫度測量范圍-55℃～80℃，溫度偏差優(yōu)于0.1℃，溫度波動度0.1℃，溫度均勻度0.12℃，溫度測量不確定度0.16℃。