专利名称：超导转子旋转轴偏移角速度的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种角速度测试装置，特别涉及用于超导转子旋转轴偏移角速度测试
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背景技术：
随着新型材料和低温技术的不断发展加快了超导技术的应用，超导体独特的物理特性能有着其它材料不可比拟的应用优势，如无阻载流能力、完全抗磁性以及量子相干效应等等。基于超导体各种特性研发的高精度超导仪器设备在能源、信息、环境探测、轨道交通、医疗诊断和科学仪器等方面有着重要的应用。具有一定角动量的转子，其旋转轴的偏移由外界干扰力矩决定。由于各种原因产生的干扰力矩使得转子旋转轴有微小的偏移，这些干扰力矩中一部分是有规律的，一部分是随机性的，在测量时需要对数据进行数学分析，从而得出准确度较高的测量结果。测试装置放在地球表面，受到重力加速度的影响，而除加速度外所有其它影响均可通过采取适当的措施来消除。要使装置具有指向功能，必须对转子旋转轴偏移的角速度进行评估，偏移角速度的大小是衡量装置精度的重要指标，因此对它的测量也非常关键，测量精度直接影响着系统的精度和性能优劣。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，实现超导转子旋转轴偏移角速度的测量，本发明提出了一种超导转子旋转轴偏移角速度的测量装置。本发明装置具有结构简便、测量精度高、成本低等特点。本发明测量装置包括基座、方位旋转平台、旋转轴支架、旋转轴、低温容器、制冷机、防辐射屏、液氦容器、转子腔、超导转子、悬浮线圈、驱动线圈、光电传感器和随动调节线圈。所述的方位旋转平台安放在基座上，方位旋转平台以地垂线为旋转轴360度旋转。方位旋转平台上安放旋转轴支架，在旋转轴支架上固定一个旋转轴，低温容器固定在旋转轴上，低温容器可在旋转轴上围绕旋转轴360度旋转。所述的制冷机安装在低温容器的上端，低温容器内部通过拉杆固定卷筒形状的防辐射屏，在防辐射屏筒内布置液氦容器，液氦容器通过螺钉固定在制冷机的二级冷头下端。 在液氦容器内部通过拉杆固定转子腔。超导转子位于转子腔内，转子腔上下端布置有悬浮线圈，通过所述的的悬浮线圈使超导转子悬浮。驱动线圈和随动调节线圈包括X轴调节线圈和y轴调节线圈布置在超导转子内孔中，驱动线圈布置在超导转子内孔中心附近位置， 随动调节线圈布置在超导转子内孔中轴线方向上驱动线圈的两侧，随动调节线圈，χ轴调节线圈布置在YOZ坐标平面内，y轴调节线圈布置在XOZ坐标平面内，通过驱动线圈使超导转子旋转，利用转子顶部上方安装的光电传感器检测超导转子旋转轴偏移信息，并将检测超导转子旋转轴偏移信息信号反馈给程控电源，通过程控电源控制随动调节线圈包括χ轴调节线圈和y轴调节线圈通电产生电磁力矩，使转子旋转轴保持竖直，即使转子旋转轴与当
4地水平面垂直。所述的随动调节线圈包括χ轴调节线圈和y轴调节线圈。χ轴调节线圈用来矫正超导转子在X轴方向的偏移，y轴调节线圈用来矫正超导转子在y轴方向的偏移。所述的超导转子的球心为坐标原点建立三维坐标系，所述方位旋转平台和旋转轴通过不同的转动，可使超导转子的χ、ζ坐标轴指向东、西、南、北方向以及沿地垂线指向天及地；可使超导转子的y坐标轴指向东、西、南、北方向。所述的旋转轴带有锁紧装置，锁紧装置套在旋转轴的两端，当所述的低温容器位置调整到所需方位后，可通过锁紧装置固定旋转轴来固定低温容器的坐标方位。本发明测量超导转子旋转轴偏移角速度的方法是1、首先，建立超导转子旋转轴偏移角速度《^则试数学模型为
权利要求
1.一种超导转子旋转轴偏移角速度的测量装置，其特征在于所述的装置包括基座 (1)、方位旋转平台(2)、旋转轴支架(3)、旋转轴(4)、低温容器(5)、制冷机(6)，防辐射屏 (7)，液氦容器(8)，转子腔(9)，超导转子(10)，χ轴调节线圈(11)，y轴调节线圈(12)，悬浮线圈(13)，驱动线圈(14)和光电传感器(15)；所述的方位旋转平台(2)安放在基座⑴ 上，所述的方位旋转平台( 以地垂线为旋转轴360度旋转；所述的方位旋转平台( 上安放旋转轴支架(3)，在旋转轴支架(3)上固定有旋转轴⑷；低温容器(5)固定在所述的旋转轴(4)上，低温容器( 能够围绕旋转轴0)360度旋转；制冷机(6)安装在低温容器(5) 的上端，低温容器(5)内部通过拉杆固定卷筒形状的防辐射屏(7)，在防辐射屏(7)筒内布置液氦容器(8)，液氦容器(8)固定在制冷机(6)的二级冷头的下端；在液氦容器(8)内部通过拉杆固定转子腔(9)；超导转子(10)位于转子腔(9)内，通过在转子腔(9)上下端布置的悬浮线圈(13)使超导转子(10)悬浮；驱动线圈(14)和随动调节线圈布置在超导转子 (10)内孔中，驱动线圈(14)布置在超导转子(10)内孔中心附近位置，随动调节线圈布置在超导转子(10)内孔中轴线方向上驱动线圈(14)的两侧，所述的随动调节线圈包括χ轴调节线圈(11)和y轴调节线圈(12)，所述的χ轴调节线圈(11)布置在YOZ坐标平面内，y 轴调节线圈(12)布置在XOZ坐标平面内；通过超导转子(10)内孔中安装的驱动线圈(14) 使超导转子(10)旋转，利用超导转子(10)顶部上方安装的光电传感器(15)检测超导转子 (10)的旋转轴偏移信息，将检测超导转子旋转轴偏移信息反馈给程控电源控制χ轴随动调节线圈(11)和y轴调节线圈(1 通电产生电磁力矩，使超导转子旋转轴保持竖直，即使转子旋转轴与当地水平面垂直。
2.按照权利要求1所述的用于超导转子旋转轴偏移角速度的测量装置，其特征在于， 以超导转子(10)的球心为坐标原点建立三维坐标系，通过所述方位旋转平台( 和旋转轴 (4)的转动使超导转子(10)的χ、ζ坐标轴指向东、西、南、北方向，以及沿地垂线指向天和地；使超导转子(10)的y坐标轴指向东、西、南、北方向。
3.按照权利要求1所述的用于超导转子旋转轴偏移角速度的测量装置，其特征在于， 所述的旋转轴(4)带有锁紧装置(16)，当低温容器( 位置调整到所需方位后，通过锁紧装置(16)固定旋转轴(4)来固定低温容器(5)的坐标方位。
4.应用权利要求1所述的测量装置测量超导转子旋转轴偏移角速度的方法，其特征在于所述的测量方法步骤如下1)调整方位旋转平台( 和旋转轴G)，使超导转子(10)的x、y、z坐标轴分别指向地理坐标的北、西方向和沿地垂线指向天顶；当超导转子(10)高速旋转发生旋转轴偏移后， 通过光电传感器(1 测量超导转子(10)旋转轴偏移角度和方向，将旋转轴偏移信息反馈给程控电源控制随动调节线圈，即χ轴调节线圈(11)和y轴调节线圈(12)的电流，在随动调节线圈产生的力矩作用下，使超导转子(10)旋转轴保持竖直，即使转子旋转轴与当地水平面垂直；每隔t时间分别记录χ轴调节线圈(11)的电流Ix1和7轴调节线圈(12)的电流Iy1，记录若干次，求出χ轴调节线圈(11)的电流1^和7轴调节线圈(12)的电流Iy1[ω, = KxIx, = D, +D1 + ω cosc 的平均值；此时转子在x、y轴上的偏移角速度公式为η，式中= KyIyl =D1 +D2为地球自转角速度，识为测试装置所在的当地地理纬度，《dx为超导转子旋转轴在χ轴上的偏移角速度，为超导转子旋转轴在y轴上的偏移角速度，Ky为y轴角速度调节标度系数，Kx为χ轴角速度调节标度系数，D1为与比力无关的偏移误差系数，D2为与比力相关的偏移误差系数，为地球自转角速度在χ轴上的分量，为地球自转角速度在y轴上的分量；2)调整方位旋转平台( 和旋转轴(4)，使超导转子(10)的χ、y、ζ坐标轴分别指向地理坐标的东、北方向和沿地垂线指向天顶；当超导转子的旋转轴发生偏移后，通过控制随动调节线圈，即χ轴调节线圈(11)和y轴调节线圈(12)的电流，使超导转子旋转轴保持竖直，即使转子旋转轴与当地水平面垂直；每隔t时间分别记录下χ轴调节线圈(11)电流 1 和y轴调节线圈(12)电流Iy2，记录若干次，求出χ轴调节线圈(11)的电流1 和y轴调节线圈(1 的电流Iy2的平均值；此时超导转子旋转轴在x、y轴上的偏移角速度公式为
全文摘要
超导转子旋转轴偏移角速度测量装置，其方位旋转平台(2)安放在基座(1)上，方位旋转平台(2)上安放旋转轴支架(3)，在旋转轴支架(3)上固定一个旋转轴(4)，低温容器(5)固定在旋转轴(4)上。在不同方位坐标下，通过控制随动调节线圈的电流，使在低温容器(5)内超导转子旋转轴保持竖直。记录调节线圈电流Ix和Iy数据，通过测试数学模型建立方程组，解出角速度调节标度系数Kx，Ky，最终通过公式计算得到偏移角速度的大小。
文档编号G01P3/44GK102305872SQ201110245598
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者刘建华, 崔春艳, 戴银明, 王晖, 王秋良, 胡新宁, 高霏 申请人:中国科学院电工研究所