专利名称：一种线振动台扭转角速率的测量方法
技术领域：
本发明属于自动化测试技术领域，具体涉及一种线振动台扭转角速率的测量方法。
背景技术：
惯性导航系统在工作过程中会承受很大的振动，比如火箭和导弹的发射及飞行时，惯性导航系统中的敏感部件将承受高量级的振动，并伴随着持续加速度。线振动台可以模拟惯性元器件工作过程中所承受的振动环境条件，用于在惯性器件进入装备之前的试验筛选。优秀的线振动台应该只有线振动，而没有角振动，但实际的线振动台受加工工艺、产品安装重心变化、台体材料刚性、控制器性能的限制，不可避免存在三维扭转。这种三维扭转反映了线振动台的线振动性能。惯性测量单元中包含陀螺和加表，当惯性测量单元放置于扭转角速率比较大的线振动台台面上进行线振动性能测试时，陀螺敏感到扭转角速率的大小，和线振动引起的陀螺漂移相互叠加、混淆，不能确定陀螺线振动性能是否满足要求。 因此，在使用线振动台对惯性测量组合进行环境实验及筛选之前，必须对线振动台进行标定，使其除线振动之外的扭转角速率尽可能小。当前标定线振动台的常用的方法是采用双频激光干涉仪，测量线振动台在振动时台子在各个方向上的扭转位移，再根据一定的公式换算成扭转的角度。但是这种方法要保证测量的可靠性，光路需要精确地对准，对反射镜的安装要求很高。这些条件如果不能满足，这种测量方法的精度就不能保证，也不能保证测量的可靠性。这种方法最主要的缺点是传感器直接测量的是角度，再根据角度与频率的关系，计算扭转角速率的大小。光纤陀螺是测量角速率的最好传感器，利用Sagnac效应，直接测量载体相对于惯性空间的角速率。由于其带宽很高(可达IMHz)，很高的精度(0.001° /h)，且不需要外部参考物，能实现对振动台扭转的自主测量。浙江大学经过多年的深入研究，对光纤陀螺性能具有深刻认识。线振动台研制单位根据浙江大学的要求研发出了一台线振动台，浙江大学研制的光纤陀螺在该振动台上进行6g，10-3kHz的扫频振动时，振动对陀螺基本没有影响， 即振动时光纤陀螺的输出和静止时基本一样。使用这种光纤陀螺在另外一个普通线振动台上测试时，可以测出线振动台振动过程中扭转角速率非常大，达到50° /s的量级。因此，使用光纤陀螺进行振动台扭转性能的评估，对指导线振动台研制单位具有非常重要意义。通过将光纤陀螺分别沿正交的三个方向安装到线振动台上，测量该方向上的扭转角速率，从而评估线振动台的性能，填补了直接测量振动台扭转角速率的空白，对于航空航天的发展意义重大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种线振动台扭转角速率的测量方法。该方法可以直接测量线振动台振动过程中三个正交方向上的扭转角速率，该测量方法通过将光纤陀螺分别朝正交的三个方向，通过工装安装到线振动台台面上实现对线振动台台面三个正交方向上扭转角速率的测量，本发明测量方法实施步骤如下
步骤(I).将光纤陀螺通过工装固定在线振动台台面上，光纤陀螺敏感方向与线振动台台面振动方向平行；
步骤(2).启动线振动台振动源，控制线振动台台面以要求的振动方式开始振动，测量光纤陀螺的输出，T时间后，线振动台台面停止振动，得到线振动台在步骤(I)中所述的光纤陀螺敏感方向上的扭转角速率，然后将光纤陀螺取下；
步骤(3).将光纤陀螺通过工装固定在线振动台台面上，光纤陀螺敏感方向与线振动台台面垂直；重复步骤(2)，得到线振动台在步骤(3)所述的光纤陀螺敏感方向上的扭转角速率，然后将光纤陀螺取下；
步骤(4).将光纤陀螺通过工装固定在线振动台台面上，光纤陀螺敏感方向垂直于线振动台的振动方向，同时平行于线振动台台面；重复步骤(2)，得到线振动台如步骤(4)中所述的光纤陀螺敏感方向上的扭转角速率，然后将光纤陀螺取下；
所述的时间T大于I秒钟；
本发明中，线振动台的振动方式和振动时间，其中振动方式包括振动频率和振动量级， 可根据线振动台的测量要求选择。本发明中，所述的步骤(I)、步骤(3)、步骤(4)中，线振动台三个正交方向扭转角速率的测量顺序可以任意调换。即，可以先测步骤(I)、再测步骤(4)、最后测步骤(3);也可以先测步骤(3)、再测步骤(4)、最后测步骤(I);也可以先测步骤(3)、再测步骤(I)、最后测步骤(4);也可以先测步骤(4)、再测步骤(I)、最后测步骤(3);也可以先测步骤(4)、 再测步骤(3)、最后测步骤(I)。本发明方法有益效果
本发明提供可以直接测量得到线振动台扭转角速率的方法，比传统的线振动台扭转角速率测量方法，精度更高、带宽更大、操作更简单方便，测量结果更可靠。使用本发明方法进行振动台扭转性能的评估，对指导线振动台研制单位具有非常重要意义。本发明方法填补了直接测量振动台扭转角速率的空白，对于航空航天的发展意义重大。
图I为本发明中测量线振动台在三个正交方向上的扭转角速率测量方法示意图； 图2为本发明中测量线振动台平行于X轴方向上的扭转角速率测量方法示意图3为本发明中测量线振动台平行于Y轴方向上的扭转角速率测量方法示意图4为本发明中测量线振动台平行于Z轴方向上的扭转角速率测量方法示意图。图中1.线振动台振动源；2.线振动台台面；3.线振动台的基座；4. X轴向光纤陀螺；5. Y轴向光纤陀螺；6. Z轴向光纤陀螺。
具体实施例方式下面结合附图所示对本发明内容作进一步说明。如图I所示，是测量线振动台在三个正交方向上的扭转角速率的方法示意图，将光纤陀螺分别朝正交的三个方向，通过工装安装到线振动台台面上，测量线振动台的扭转角速率，正交的三个方向分别为X、Y、Z轴三个方向，其中X轴与振动台振动方向平行，Y轴与振动台台面垂直，Z轴与振动台振动方向垂直同时与振动台台面平行，振动台基座3位于 2.线振动台台面正下方，起到隔振减振的作用。步骤(I).如图2所示，将X轴向光纤陀螺4通过工装固定到线振动台台面2上， X轴向光纤陀螺4与线振动台台面2振动方向平行；
步骤(2).启动线振动台振动源I,控制线振动台台面2以要求的振动方式开始振动， 测量光纤陀螺的输出，T时间后，线振动台台面停止振动，得到线振动台在步骤(I)中所述的X轴向光纤陀螺4敏感方向上的扭转角速率，然后将X轴向光纤陀螺4取下；
步骤(3).如图3所示，将Y轴向光纤陀螺5通过工装固定到线振动台台面上，Y轴向光纤陀螺敏感方向与线振动台台面垂直；重复步骤(2)，得到线振动台在步骤(3)所述的Y 轴向光纤陀螺5敏感方向上的扭转角速率，然后将Y轴向光纤陀螺5取下；
步骤(4).如图4所示，将Z轴向光纤陀螺6通过工装固定到线振动台台面上，Z轴向光纤陀螺6敏感方向垂直于线振动台的振动方向，同时平行于线振动台台面；重复步骤
(2)，得到线振动台如步骤(4)中所述的Z轴向光纤陀螺6敏感方向上的扭转角速率，然后将Z轴向光纤陀螺6取下。所述的时间T大于I秒钟。所述的X轴向光纤陀螺4、Y轴向光纤陀螺5、Z轴向光纤陀螺6均为同一个光纤陀螺，只是安装方向不同；
本发明中，线振动台的振动方式和振动时间，其中振动方式包括振动频率和振动量级， 可根据线振动台的测量要求选择。
权利要求
1.一种线振动台扭转角速率的测量方法，其特征在于如下步骤步骤(I).将光纤陀螺固定在线振动台台面上，光纤陀螺敏感方向与线振动台台面振动方向平行；步骤(2).启动线振动台振动源，控制线振动台台面以要求的振动方式开始振动，测量光纤陀螺的输出，T时间后，线振动台台面停止振动，得到线振动台在步骤(I)中所述的光纤陀螺敏感方向上的扭转角速率，然后将光纤陀螺取下；步骤(3).将光纤陀螺固定在线振动台台面上，光纤陀螺敏感方向与线振动台台面垂直；重复步骤(2)，得到线振动台在步骤(3)所述的光纤陀螺敏感方向上的扭转角速率，然后将光纤陀螺取下；步骤(4).将光纤陀螺固定在线振动台台面上，光纤陀螺敏感方向垂直于线振动台的振动方向，同时平行于线振动台台面；重复步骤(2)，得到线振动台如步骤(4)中所述的光纤陀螺敏感方向上的扭转角速率，然后将光纤陀螺取下；所述的时间T大于I秒钟；所述的线振动台的振动方式和振动时间，其中振动方式包括振动频率和振动量级，可根据线振动台的测量要求选择；所述的步骤(I)、步骤(3)、步骤(4)中，线振动台三个正交方向扭转角速率的测量顺序可以任意调换；即，可以先测步骤(I)、再测步骤(4)、最后测步骤3;也可以先测步骤(3)、 再测步骤(4)、最后测步骤(I);也可以先测步骤(3)、再测步骤(I)、最后测步骤(4);也可以先测步骤(4)、再测步骤(I)、最后测步骤(3);也可以先测步骤(4)、再测步骤(3)、最后测步骤⑴。
全文摘要
本发明公开了一种线振动台扭转角速率的测量方法。现有测量方法的精度和可靠性不能保证，本发明方法使用光纤陀螺测量线振动台在不同线振动频率下各个方向附加的扭转角速率。将光纤陀螺分别朝正交的三个方向，固定在线振动台台面上，分别测量线振动台振动过程中光纤陀螺的输出数据，得到相应方向上线振动台的扭转角速率曲线以此评估线振动台的性能。本发明方法可以快速直接测量线振动台振动过程中三个正交方向上的扭转角速率，且具有精度更高、带宽更大、操作方便等优点。
文档编号G01M7/06GK102589567SQ201210007450
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者刘承, 张登伟, 李景超, 舒晓武, 赵宇翔, 车双良 申请人:浙江大学