專利名稱：一種線振動臺扭轉角速率的測量方法
技術領域：
本發明屬于自動化測試技術領域，具體涉及一種線振動臺扭轉角速率的測量方法。
背景技術：
慣性導航系統在工作過程中會承受很大的振動，比如火箭和導彈的發射及飛行時，慣性導航系統中的敏感部件將承受高量級的振動，并伴隨著持續加速度。線振動臺可以模擬慣性元器件工作過程中所承受的振動環境條件，用于在慣性器件進入裝備之前的試驗篩選。優秀的線振動臺應該只有線振動，而沒有角振動，但實際的線振動臺受加工工藝、產品安裝重心變化、臺體材料剛性、控制器性能的限制，不可避免存在三維扭轉。這種三維扭轉反映了線振動臺的線振動性能。慣性測量單元中包含陀螺和加表，當慣性測量單元放置于扭轉角速率比較大的線振動臺臺面上進行線振動性能測試時，陀螺敏感到扭轉角速率的大小，和線振動引起的陀螺漂移相互疊加、混淆，不能確定陀螺線振動性能是否滿足要求。 因此，在使用線振動臺對慣性測量組合進行環境實驗及篩選之前，必須對線振動臺進行標定，使其除線振動之外的扭轉角速率盡可能小。當前標定線振動臺的常用的方法是采用雙頻激光干涉儀，測量線振動臺在振動時臺子在各個方向上的扭轉位移，再根據一定的公式換算成扭轉的角度。但是這種方法要保證測量的可靠性，光路需要精確地對準，對反射鏡的安裝要求很高。這些條件如果不能滿足，這種測量方法的精度就不能保證，也不能保證測量的可靠性。這種方法最主要的缺點是傳感器直接測量的是角度，再根據角度與頻率的關系，計算扭轉角速率的大小。光纖陀螺是測量角速率的最好傳感器，利用Sagnac效應，直接測量載體相對于慣性空間的角速率。由于其帶寬很高(可達IMHz)，很高的精度(0.001° /h)，且不需要外部參考物，能實現對振動臺扭轉的自主測量。浙江大學經過多年的深入研究，對光纖陀螺性能具有深刻認識。線振動臺研制單位根據浙江大學的要求研發出了一臺線振動臺，浙江大學研制的光纖陀螺在該振動臺上進行6g，10-3kHz的掃頻振動時，振動對陀螺基本沒有影響， 即振動時光纖陀螺的輸出和靜止時基本一樣。使用這種光纖陀螺在另外一個普通線振動臺上測試時，可以測出線振動臺振動過程中扭轉角速率非常大，達到50° /s的量級。因此，使用光纖陀螺進行振動臺扭轉性能的評估，對指導線振動臺研制單位具有非常重要意義。通過將光纖陀螺分別沿正交的三個方向安裝到線振動臺上，測量該方向上的扭轉角速率，從而評估線振動臺的性能，填補了直接測量振動臺扭轉角速率的空白，對于航空航天的發展意義重大。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種線振動臺扭轉角速率的測量方法。該方法可以直接測量線振動臺振動過程中三個正交方向上的扭轉角速率，該測量方法通過將光纖陀螺分別朝正交的三個方向，通過工裝安裝到線振動臺臺面上實現對線振動臺臺面三個正交方向上扭轉角速率的測量，本發明測量方法實施步驟如下
步驟(I).將光纖陀螺通過工裝固定在線振動臺臺面上，光纖陀螺敏感方向與線振動臺臺面振動方向平行；
步驟(2).啟動線振動臺振動源，控制線振動臺臺面以要求的振動方式開始振動，測量光纖陀螺的輸出，T時間后，線振動臺臺面停止振動，得到線振動臺在步驟(I)中所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉角速率，然后將光纖陀螺取下；
步驟(3).將光纖陀螺通過工裝固定在線振動臺臺面上，光纖陀螺敏感方向與線振動臺臺面垂直；重復步驟(2)，得到線振動臺在步驟(3)所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉角速率，然后將光纖陀螺取下；
步驟(4).將光纖陀螺通過工裝固定在線振動臺臺面上，光纖陀螺敏感方向垂直于線振動臺的振動方向，同時平行于線振動臺臺面；重復步驟(2)，得到線振動臺如步驟(4)中所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉角速率，然后將光纖陀螺取下；
所述的時間T大于I秒鐘；
本發明中，線振動臺的振動方式和振動時間，其中振動方式包括振動頻率和振動量級， 可根據線振動臺的測量要求選擇。本發明中，所述的步驟(I)、步驟(3)、步驟(4)中，線振動臺三個正交方向扭轉角速率的測量順序可以任意調換。即，可以先測步驟(I)、再測步驟(4)、最后測步驟(3);也可以先測步驟(3)、再測步驟(4)、最后測步驟(I);也可以先測步驟(3)、再測步驟(I)、最后測步驟(4);也可以先測步驟(4)、再測步驟(I)、最后測步驟(3);也可以先測步驟(4)、 再測步驟(3)、最后測步驟(I)。本發明方法有益效果
本發明提供可以直接測量得到線振動臺扭轉角速率的方法，比傳統的線振動臺扭轉角速率測量方法，精度更高、帶寬更大、操作更簡單方便，測量結果更可靠。使用本發明方法進行振動臺扭轉性能的評估，對指導線振動臺研制單位具有非常重要意義。本發明方法填補了直接測量振動臺扭轉角速率的空白，對于航空航天的發展意義重大。


圖I為本發明中測量線振動臺在三個正交方向上的扭轉角速率測量方法示意圖； 圖2為本發明中測量線振動臺平行于X軸方向上的扭轉角速率測量方法示意圖3為本發明中測量線振動臺平行于Y軸方向上的扭轉角速率測量方法示意圖4為本發明中測量線振動臺平行于Z軸方向上的扭轉角速率測量方法示意圖。圖中1.線振動臺振動源；2.線振動臺臺面；3.線振動臺的基座；4. X軸向光纖陀螺；5. Y軸向光纖陀螺；6. Z軸向光纖陀螺。
具體實施例方式下面結合附圖所示對本發明內容作進一步說明。如圖I所示，是測量線振動臺在三個正交方向上的扭轉角速率的方法示意圖，將光纖陀螺分別朝正交的三個方向，通過工裝安裝到線振動臺臺面上，測量線振動臺的扭轉角速率，正交的三個方向分別為X、Y、Z軸三個方向，其中X軸與振動臺振動方向平行，Y軸與振動臺臺面垂直，Z軸與振動臺振動方向垂直同時與振動臺臺面平行，振動臺基座3位于 2.線振動臺臺面正下方，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通過工裝固定到線振動臺臺面2上， X軸向光纖陀螺4與線振動臺臺面2振動方向平行；
步驟(2).啟動線振動臺振動源I,控制線振動臺臺面2以要求的振動方式開始振動， 測量光纖陀螺的輸出，T時間后，線振動臺臺面停止振動，得到線振動臺在步驟(I)中所述的X軸向光纖陀螺4敏感方向上的扭轉角速率，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通過工裝固定到線振動臺臺面上，Y軸向光纖陀螺敏感方向與線振動臺臺面垂直；重復步驟(2)，得到線振動臺在步驟(3)所述的Y 軸向光纖陀螺5敏感方向上的扭轉角速率，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通過工裝固定到線振動臺臺面上，Z軸向光纖陀螺6敏感方向垂直于線振動臺的振動方向，同時平行于線振動臺臺面；重復步驟
(2)，得到線振動臺如步驟(4)中所述的Z軸向光纖陀螺6敏感方向上的扭轉角速率，然后將Z軸向光纖陀螺6取下。所述的時間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均為同一個光纖陀螺，只是安裝方向不同；
本發明中，線振動臺的振動方式和振動時間，其中振動方式包括振動頻率和振動量級， 可根據線振動臺的測量要求選擇。
權利要求
1.一種線振動臺扭轉角速率的測量方法，其特征在于如下步驟步驟(I).將光纖陀螺固定在線振動臺臺面上，光纖陀螺敏感方向與線振動臺臺面振動方向平行；步驟(2).啟動線振動臺振動源，控制線振動臺臺面以要求的振動方式開始振動，測量光纖陀螺的輸出，T時間后，線振動臺臺面停止振動，得到線振動臺在步驟(I)中所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉角速率，然后將光纖陀螺取下；步驟(3).將光纖陀螺固定在線振動臺臺面上，光纖陀螺敏感方向與線振動臺臺面垂直；重復步驟(2)，得到線振動臺在步驟(3)所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉角速率，然后將光纖陀螺取下；步驟(4).將光纖陀螺固定在線振動臺臺面上，光纖陀螺敏感方向垂直于線振動臺的振動方向，同時平行于線振動臺臺面；重復步驟(2)，得到線振動臺如步驟(4)中所述的光纖陀螺敏感方向上的扭轉角速率，然后將光纖陀螺取下；所述的時間T大于I秒鐘；所述的線振動臺的振動方式和振動時間，其中振動方式包括振動頻率和振動量級，可根據線振動臺的測量要求選擇；所述的步驟(I)、步驟(3)、步驟(4)中，線振動臺三個正交方向扭轉角速率的測量順序可以任意調換；即，可以先測步驟(I)、再測步驟(4)、最后測步驟3;也可以先測步驟(3)、 再測步驟(4)、最后測步驟(I);也可以先測步驟(3)、再測步驟(I)、最后測步驟(4);也可以先測步驟(4)、再測步驟(I)、最后測步驟(3);也可以先測步驟(4)、再測步驟(3)、最后測步驟⑴。
全文摘要
本發明公開了一種線振動臺扭轉角速率的測量方法。現有測量方法的精度和可靠性不能保證，本發明方法使用光纖陀螺測量線振動臺在不同線振動頻率下各個方向附加的扭轉角速率。將光纖陀螺分別朝正交的三個方向，固定在線振動臺臺面上，分別測量線振動臺振動過程中光纖陀螺的輸出數據，得到相應方向上線振動臺的扭轉角速率曲線以此評估線振動臺的性能。本發明方法可以快速直接測量線振動臺振動過程中三個正交方向上的扭轉角速率，且具有精度更高、帶寬更大、操作方便等優點。
文檔編號G01M7/06GK102589567SQ201210007450
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者劉承, 張登偉, 李景超, 舒曉武, 趙宇翔, 車雙良 申請人:浙江大學