專利名稱：轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種力矩測試裝置及測試方法，尤其涉及一種轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置及測試方法。
背景技術(shù)：
線繞力矩由于轉(zhuǎn)臺上的電源線及信號線對轉(zhuǎn)臺施加的拉力所引起的影響轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的干擾力矩。線繞力矩不但會影響轉(zhuǎn)臺運動的精度及平穩(wěn)度，嚴(yán)重時還會造成轉(zhuǎn)臺堵轉(zhuǎn)。因此，線繞力矩和摩擦力矩一樣是很重要的技術(shù)參數(shù)，選擇驅(qū)動電機(jī)及控制參數(shù)調(diào)試時都要將線繞力矩的影響考慮在內(nèi)。
線繞力矩對空間轉(zhuǎn)動部件的影響在軌運行的航天器處于空間微重力環(huán)境下，對外是一個獨立的系統(tǒng)，整個系統(tǒng)基本不受外力矩作用，系統(tǒng)角動量守恒。航天器上任何一個部件角動量的變化都會給整個平臺帶來擾動，輕者影響衛(wèi)星平臺的姿態(tài)穩(wěn)定精度，進(jìn)而降低整個衛(wèi)星性能，重者將給衛(wèi)星姿態(tài)及軌道帶來嚴(yán)重影響，最終影響整個衛(wèi)星功能及任務(wù)的完成。下面以空間轉(zhuǎn)臺為例說明線繞力矩的影響在正常工作模式下，電機(jī)處于加電狀態(tài)，轉(zhuǎn)臺在電機(jī)的驅(qū)動下平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺對衛(wèi)星有一定的力矩及角動量輸出但在衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)控制范圍內(nèi)，不會對衛(wèi)星平臺的姿態(tài)造成影響。但是，若轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)到某一線繞力矩較大位置并恰好在該位置電機(jī)斷電停止工作，由于電機(jī)已經(jīng)沒有力矩輸出，則轉(zhuǎn)臺就會在線繞力矩的作用下加速轉(zhuǎn)動回到線繞力矩較小或為零的位置，并穩(wěn)定下來。由動量矩定理可知，線繞力矩較大時，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的角加速度就會較大，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動過程中對衛(wèi)星平臺輸出的力矩及角動量就較大，對衛(wèi)星平臺的干擾也就較大。因此，研究轉(zhuǎn)動部件特別是空間轉(zhuǎn)動部件的線繞力矩測試方法并搭建有效的測試裝置，對線繞力矩進(jìn)行精確測量，評估其影響，并采取相應(yīng)的解決措施具有重要工程使用價值。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、測試精度高以及操作便利的轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置及測試方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置，其特殊之處在于所述轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置包括轉(zhuǎn)動平臺、速率陀螺儀、B碼、轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動單元以及數(shù)據(jù)處理計算機(jī)；所述轉(zhuǎn)動平臺與B碼分別與數(shù)據(jù)處理計算機(jī)電性相連；所述轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動單元驅(qū)動轉(zhuǎn)動平臺進(jìn)行自傳；待測轉(zhuǎn)動部件以及所述速率陀螺儀設(shè)置在轉(zhuǎn)動平臺上并與轉(zhuǎn)動平臺同步轉(zhuǎn)動。上述轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動單元包括砝碼、連接繩以及滑輪；所述連接繩的一端纏繞在轉(zhuǎn)動平臺外周，另一端穿過滑輪與懸空的砝碼連接；所述砝碼在其重力作用下通過連接繩驅(qū)動轉(zhuǎn)動平臺進(jìn)行自轉(zhuǎn)。上述待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動軸與轉(zhuǎn)動平臺的轉(zhuǎn)動軸相平行。
上述速率陀螺儀的輸入軸與待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動軸相平行。上述轉(zhuǎn)動平臺是氣浮轉(zhuǎn)動平臺。 上述速率陀螺儀是光纖速率陀螺儀。一種轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試方法，其特殊之處在于所述測試方法包括以下步驟I)將待測轉(zhuǎn)動部件固定在氣浮轉(zhuǎn)動平臺的轉(zhuǎn)動臺面上，并通過調(diào)節(jié)使待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動軸與氣浮轉(zhuǎn)動平臺轉(zhuǎn)軸平行；2)將光纖速率陀螺儀固定在氣浮轉(zhuǎn)動平臺的轉(zhuǎn)動臺面上，并使光纖速率陀螺儀的輸入軸與待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動軸平行；3)將氣浮轉(zhuǎn)動平臺浮起并對其進(jìn)行調(diào)平，以減小氣浮轉(zhuǎn)動平臺自身的摩擦力矩；5)在氣浮轉(zhuǎn)動平臺邊緣通過滑輪懸掛高精度砝碼，在高精度砝碼施加的力矩的作用下使氣浮轉(zhuǎn)動平臺加速旋轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)處理計算機(jī)同時采集速率陀螺儀和B碼數(shù)據(jù)，并根據(jù)下面的公式計算氣浮轉(zhuǎn)動平臺面及待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動慣量；
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置包括轉(zhuǎn)動平臺、速率陀螺儀、B碼、轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動單元以及數(shù)據(jù)處理計算機(jī)；所述轉(zhuǎn)動平臺與B碼分別與數(shù)據(jù)處理計算機(jī)電性相連；所述轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動單元驅(qū)動轉(zhuǎn)動平臺進(jìn)行自轉(zhuǎn)；待測轉(zhuǎn)動部件以及所述速率陀螺儀設(shè)置在轉(zhuǎn)動平臺上并與轉(zhuǎn)動平臺同步轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動單元包括砝碼、連接繩以及滑輪；所述連接繩的一端纏繞在轉(zhuǎn)動平臺外周，另一端穿過滑輪與懸空的砝碼連接；所述砝碼在其重力作用下通過連接繩驅(qū)動轉(zhuǎn)動平臺進(jìn)行自轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置，其特征在于所述待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動軸與轉(zhuǎn)動平臺的轉(zhuǎn)動軸相平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置，其特征在于所述速率陀螺儀的輸入軸與待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動軸相平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動平臺是氣浮轉(zhuǎn)動平臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置，其特征在于所述速率陀螺儀是光纖速率陀螺儀。
7.一種基于權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置的測試方法，其特征在于所述測試方法包括以下步驟 1)將待測轉(zhuǎn)動部件固定在氣浮轉(zhuǎn)動平臺的轉(zhuǎn)動臺面上，并通過調(diào)節(jié)使待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動軸與氣浮轉(zhuǎn)動平臺轉(zhuǎn)軸平行； 2)將光纖速率陀螺儀固定在氣浮轉(zhuǎn)動平臺的轉(zhuǎn)動臺面上，并使光纖速率陀螺儀的輸入軸與待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動軸平行； 3)將氣浮轉(zhuǎn)動平臺浮起并對其進(jìn)行調(diào)平，以減小氣浮轉(zhuǎn)動平臺自身的摩擦力矩； 5)在氣浮轉(zhuǎn)動平臺邊緣通過滑輪懸掛高精度砝碼，在高精度砝碼施加的力矩的作用下使氣浮轉(zhuǎn)動平臺加速旋轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)處理計算機(jī)同時采集速率陀螺儀和B碼數(shù)據(jù)，并根據(jù)下面的公式計算氣浮轉(zhuǎn)動平臺面及待測轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)動慣量；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測試方法，其特征在于所述測試方法在步驟3)以及步驟5)之間還包括 4)通過懸掛不同質(zhì)量的高精度砝碼，利用高精度砝碼自身的重力對氣浮轉(zhuǎn)動平臺施加切線力矩，使氣浮轉(zhuǎn)動平臺加速轉(zhuǎn)動，并根據(jù)速率陀螺儀和B碼的輸出結(jié)果，計算氣浮轉(zhuǎn)動平臺摩擦力矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置及測試方法，該轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置包括轉(zhuǎn)動平臺、速率陀螺儀、B碼、轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動單元以及數(shù)據(jù)處理計算機(jī)；轉(zhuǎn)動平臺與B碼分別與數(shù)據(jù)處理計算機(jī)電性相連；轉(zhuǎn)動平臺驅(qū)動單元驅(qū)動轉(zhuǎn)動平臺進(jìn)行自傳；待測轉(zhuǎn)動部件以及所述速率陀螺儀設(shè)置在轉(zhuǎn)動平臺上并與轉(zhuǎn)動平臺同步轉(zhuǎn)動。本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、測試精度高以及操作便利的轉(zhuǎn)臺線繞力矩測試裝置及測試方法。
文檔編號G01L3/00GK102879139SQ201210358809
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者田留德, 趙建科, 段亞軒, 張周鋒, 周艷, 薛勛 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所