一種動態(tài)精密離心機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及離心機(jī)加速度實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動態(tài)精密離心機(jī)系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 精密離心機(jī)是用于慣導(dǎo)加速度計標(biāo)定和校準(zhǔn)的穩(wěn)態(tài)慣導(dǎo)測試儀器之一。精密離心 機(jī)利用精密電機(jī)驅(qū)動大慣量轉(zhuǎn)臂或轉(zhuǎn)臺（相較于電機(jī)驅(qū)動能力）產(chǎn)生高精度穩(wěn)速轉(zhuǎn)動輸出 精確的向心加速度，從而向被測慣導(dǎo)加速度計提供高穩(wěn)定性的加速度場環(huán)境。
[0003] 動態(tài)離心機(jī)是用于慣性元器件性能測試與可靠性考核的動態(tài)慣導(dǎo)測試儀器之一。 動態(tài)離心機(jī)利用大扭矩拖動電機(jī)驅(qū)動小慣量轉(zhuǎn)臂或轉(zhuǎn)臺（相較于電機(jī)驅(qū)動能力）實(shí)現(xiàn)離心 機(jī)轉(zhuǎn)速的高動態(tài)變化，從而向被測慣性元器件提供高變化率的加速度場環(huán)境。
[0004] 傳統(tǒng)上精密離心機(jī)與動態(tài)離心機(jī)分別用于開展不同類型的離心加速度實(shí)驗(yàn)。傳 統(tǒng)精密離心機(jī)是典型的穩(wěn)態(tài)離心實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能夠提供高穩(wěn)定度的加速度場環(huán)境，主要關(guān)注 其輸出穩(wěn)態(tài)加速度場的精度及不確定度指標(biāo)，但拖動電機(jī)驅(qū)動能力較低，缺乏動態(tài)加速度 曲線跟蹤實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。傳統(tǒng)動態(tài)離心機(jī)則是典型的動態(tài)離心實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能夠產(chǎn)生高變化率的 加速度場環(huán)境，加速度動態(tài)變化率和加速度動態(tài)跟蹤精度是其所關(guān)注的主要技術(shù)指標(biāo)，但 由于受限于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，自身旋轉(zhuǎn)慣量較小，難以滿足高精度的穩(wěn)態(tài)離心加速度實(shí)驗(yàn)需求。 傳統(tǒng)的精密離心機(jī)與動態(tài)離心機(jī)都僅能通過控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速完成加速度輸出調(diào)整；精密離心 機(jī)為了實(shí)現(xiàn)高精度的加速度輸出，一般采用大慣量的圓盤式轉(zhuǎn)臺提升轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，其旋轉(zhuǎn) 慣量（單位：kg ? m2)與拖動系統(tǒng)額定扭矩（單位：N ? m)之比一般大于3,在10_5以上精度 量級的精密離心機(jī)中這一比值甚至接近10,考慮風(fēng)阻影響與精密離心機(jī)較小的有效旋轉(zhuǎn)半 徑（< lm)后，精密離心機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速最大變化率一般都在0. lrad/s2~0. 3rad/s 2之間， 這使得精密離心機(jī)的加速度輸出變化率難以超過0. 5g/s，相較于開展動態(tài)離心實(shí)驗(yàn)所要求 的加速度變化率（> 5g/s)要低至少一個數(shù)量級；動態(tài)離心機(jī)的設(shè)計思路與精密離心機(jī)相 反，為了獲得開展動態(tài)離心實(shí)驗(yàn)所要求的加速度高變化率，需要快速改變系統(tǒng)轉(zhuǎn)速，動態(tài)離 心機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣量（單位：kg ? m2)與拖動系統(tǒng)額定扭矩（單位：N ? m)之比一般小于1，由此 拖動電機(jī)的固有轉(zhuǎn)矩脈動與伺服驅(qū)動系統(tǒng)的扭矩輸出偏差將對離心機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度造 成更大影響，這使得傳統(tǒng)動態(tài)離心機(jī)的穩(wěn)態(tài)精度一般都劣于〇. 2%，同時，要提升動態(tài)離心 機(jī)的加速度動態(tài)跟蹤精度，需要系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確的扭矩環(huán)控制，由于伺服系統(tǒng)中的位置一一 轉(zhuǎn)速一一電流（扭矩）三層閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，電流（扭矩）環(huán)的控制精度是最低的，因此， 傳統(tǒng)動態(tài)離心機(jī)的加速度動態(tài)跟蹤精度一般僅能達(dá)到5%。
[0005] 傳統(tǒng)精密離心機(jī)只能輸出低變化率的加速度場環(huán)境，難以滿足開展動態(tài)離心實(shí)驗(yàn) 的需求；傳統(tǒng)動態(tài)離心機(jī)只能產(chǎn)生較低精度的穩(wěn)態(tài)加速度場環(huán)境，且其加速度動態(tài)跟蹤精 度直接受限于伺服驅(qū)動系統(tǒng)的力矩環(huán)控制精度，難以滿足高精度離心加速度實(shí)驗(yàn)的需求； 綜上，傳統(tǒng)的精密離心機(jī)與動態(tài)離心機(jī)都無法提供用于開展動態(tài)精密離心實(shí)驗(yàn)的加速度場 環(huán)境。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種動態(tài)精密離心機(jī)系統(tǒng)。
[0007] 本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：
[0008] 一種動態(tài)精密離心機(jī)系統(tǒng)，包括機(jī)殼、精密離心機(jī)、測控計算機(jī)、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、兩 個試件安裝平臺和兩個用于檢測所述試件安裝平臺位置的位移反饋器，所述精密離心機(jī)的 轉(zhuǎn)盤上固定安裝有整流罩，所述旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)安裝在所述精密離心機(jī)的轉(zhuǎn)盤中心，所述旋 轉(zhuǎn)伺服電機(jī)通過集流環(huán)連接有伺服驅(qū)動器，所述伺服驅(qū)動器與所述測控計算機(jī)連接，所述 旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)兩端的轉(zhuǎn)矩輸出軸對稱連接有螺旋方向相反的滾珠絲杠副，兩個所述試件安 裝平臺分別安裝在所述旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)兩端的所述滾珠絲杠副上，所述試件安裝平臺與所述 滾珠絲杠副螺旋傳動連接。
[0009] 進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、所述滾珠絲杠副、所述位移反饋器和所述試件安裝 平臺均置于所述整流罩內(nèi)，所述集流環(huán)的固定端固定安裝在所述機(jī)殼上，所述集流環(huán)的轉(zhuǎn) 動端與所述整流罩的中心固定連接。
[0010] 進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)為雙軸輸出電機(jī)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述測控計算機(jī)和所述伺服驅(qū)動器均布置在地面。
[0012] 優(yōu)選地，所述位移反饋器為直線光柵尺，所述直線光柵尺平鋪在所述精密離心機(jī) 的轉(zhuǎn)盤上并位于所述滾珠絲杠副的下方，所述直線光柵尺與所述滾珠絲杠副的傳動方向平 行，兩個所述試件安裝平臺分別對應(yīng)一根所述直線光柵尺，兩根所述直線光柵尺的光柵讀 數(shù)頭分別設(shè)置在兩個所述試件安裝平臺上，兩個所述光柵讀數(shù)頭的位移數(shù)據(jù)輸出端分別與 所述集流環(huán)的兩個位移數(shù)據(jù)輸入端連接，所述整流罩頂部的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有用于布置所述光 柵讀數(shù)頭的通信線的線管。
[0013] 優(yōu)選地，所述位移反饋器為激光位移傳感器，兩個所述試件安裝平臺分別對應(yīng)一 個所述激光位移傳感器，兩個所述激光位移傳感器的激光探頭均安裝在所述旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī) 上，兩個所述激光位移傳感器的反射板分別安裝在兩個所述試件安裝平臺上，每個所述激 光位移傳感器的激光探頭和反射板均對正。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0015] 1、以傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)盤式精密離心機(jī)為基礎(chǔ)，具有傳統(tǒng)精密離心機(jī)不具備的動態(tài)離心實(shí) 驗(yàn)?zāi)芰?，也具備遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)動態(tài)離心機(jī)的轉(zhuǎn)速控制精度；
[0016] 2、在完成動態(tài)離心實(shí)驗(yàn)的過程中不再需要如傳統(tǒng)動態(tài)離心機(jī)所采用的大扭矩拖 動電機(jī)，使用一臺低扭矩精密伺服電機(jī)配合一套小型高速電機(jī)一一高速絲杠副系統(tǒng)即可實(shí) 現(xiàn)動態(tài)離心實(shí)驗(yàn)所要求的加速度場動態(tài)輸出；
[0017] 3、在實(shí)驗(yàn)時，加速度場的控制精度更高，在控制精度上要高于傳統(tǒng)的動態(tài)離心機(jī) 中所要求的轉(zhuǎn)速環(huán)和力矩環(huán)（電流環(huán)）控制精度。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型所述動態(tài)精密離心機(jī)系統(tǒng)安裝有直線光柵尺時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本實(shí)用新型所述動態(tài)精密離心機(jī)系統(tǒng)安裝有激光位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0020] 圖3是本實(shí)用新型所述激光位移傳感器、所述試件安裝平臺、所述旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī) 和所述滾珠絲杠副之間的位置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖中：1_精密離心機(jī)、2-旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、3-集流環(huán)、4-滾珠絲杠副、5-直線光柵 尺、6-光柵讀數(shù)頭、7-試件、8-試件安裝平臺、9-線管、10-伺服驅(qū)動器、11-測控計算機(jī)、 12-機(jī)殼、13-整流罩、14-激光探頭、15-反射板。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：
[0023] 如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型包括機(jī)殼12、精密離心機(jī)1、測控計算機(jī)11、 旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)2、兩個試件安裝平臺8和兩個用于檢測試件安裝平臺8位置的位移反饋器， 精密離心機(jī)1的轉(zhuǎn)盤上固定安裝有整流罩13,旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)2安裝在精密離心機(jī)1的轉(zhuǎn)盤 中心，旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)2通過集流環(huán)3連接有伺服驅(qū)動器10,伺服驅(qū)動器10與測控計算機(jī)11 連接，旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)2兩端的轉(zhuǎn)矩輸出軸對稱連接有螺旋方向相反的滾珠絲杠副4,兩個試 件安裝平臺8分別安