一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置及方法与流程

本发明属于惯性器件测试技术领域，具体涉及一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置及方法。

背景技术：

转台作为惯性器件测试设备，摇摆功能的实现及摇摆频率相对误差和归零误差的判定对惯性器件的性能起到越来越重要的作用。随着惯性器件技术指标不断提高，对转台系统摇摆频率及摇摆归零的指标判定也提出更高的要求。

目前，转台摇摆功能主要关注于加速度指标，通过最高摇摆频率和加速度指标的限定，可计算出对应摇摆频率的最大运动幅值。在转台进行摇摆的过程中，对指标的判定多体现在“双十”、“双五”、“双三”等技术要求上。而在摇摆频率以及摇摆归零的检测方面，缺少有效的方法和检测装置。但随着惯性器件摇摆功能要求的不断提高，对摇摆频率和摇摆归零指标的判定也有越来越明晰的要求，亟需一种准确可靠的摇摆频率误差与摇摆归零误差检测方法。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题为：提出一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置及方法，通过非接触式测量实现对不同类型转台的摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测。

本发明的技术方案如下所述：

一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置，包括磁钢、霍尔传 感器及处理电路、数字水平仪、光电自准直仪和转台检定仪：磁钢固定安装于转台被测旋转框或侧端面，旋转过程中磁钢位置保持不变；霍尔传感器及处理电路固定在不动地基上；转台旋转过程中，每当磁钢与霍尔传感器感应面相对时，即产生一个TTL电平感应信号，转台检定仪采集TTL电平感应信号，并对相邻的TTL电平感应信号周期时间进行计算，得到转台摇摆频率误差；数字水平仪放置在转台被测框基准面上，光电自准直仪照准转台上的引北反光镜中心，数字水平仪及光电自准直仪对转台摇摆试验前后的状态进行测试及数据处理后得到摇摆归零误差。

作为优选方案：所述磁钢与所述霍尔传感器感应面相对时，二者距离3～5mm。

利用上述转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1计算转台摇摆频率误差

将磁钢固定安装于转台被测框上端面边缘处，启动摇摆台，在霍尔传感器触发的前提下，使霍尔传感器位于摆幅的顶端，待读数稳定后，开始测试；

给定转台摇摆频率和摇摆幅值，控制转台被测框以该给定的摇摆频率和摇摆幅值进行摇摆运动，转台检定仪自动采集TTL电平感应信号，读取M1个连续的TTL电平感应信号周期值t₁、t₂、…、t_M1，将周期值取倒数后进而得到相应的频率值f₁、f₂、…、f_M1；

依据式(1)计算转台频率平均值，依据式(2)计算转台频率误差：

式中：

为转台频率平均值；

f_i为给定频率下第i次测试得到的频率值，i＝1、2、…、M1；

ξ为转台频率误差；

f为给定频率的名义值；

步骤2计算转台摇摆归零误差

转台检定仪读取数字水平仪的数显数据作为内框的初始零位值N₀，读取光电自准直仪俯仰方向的数显数据作为中框的初始零位值Z₀，读取光电自准直仪方位方向的数显数据作为外框的初始零位值W₀；

拔下三个框架的转台定位插销，闭合控制系统，在给定摇摆频率、给定摇摆幅值三框联动的条件下，转台摇摆M2次，每次摇摆时间为T，摇摆运动结束后，插上三个框架的定位插销，转台检定仪读取数据；

依据式(3)计算转台摇摆归零误差：

式中：

n_j为第j次内框摇摆归零误差的测试结果，j＝1、2、…、M2；

z_j为第j次中框摇摆归零误差的测试结果，j＝1、2、…、M2；

w_j为第j次外框摇摆归零误差的测试结果，j＝1、2、…、M2；

N_j为第j次数字水平仪数显的实际值，j＝1、2、…、M2；

Z_j为第j次光电自准直仪俯仰方向数显的实际值，j＝1、2、…、M2；

W_j为第j次光电自准直仪方位方向数显的实际值，j＝1、2、…、M2；

内框摇摆归零误差取(n_j)max，即M2次内框摇摆归零误差的测试结果的最大值；中框摇摆归零误差取(z_j)max，即M2次中框摇摆归零误差的测试结果的最大值；外框摇摆归零误差取(w_j)max，即M2次外框摇摆归零误 差的测试结果的最大值。

步骤1中，所述被测框为转台的内框、中框或外框。

作为优选方案：步骤1中，给定的转台摇摆频率和摇摆幅值为：频率1Hz，幅值6°；或频率2.5Hz，幅值0.5°；或频率4Hz，幅值0.2°；或频率6Hz，幅值0.15°。M1＝10。

作为优选方案：步骤2中，M2＝3，T＝10min。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置及方法，通过检测装置与转台的非接触式测量，通过传感器及信号之间的相互转换，能够实现不同类型转台的摇摆频率误差与摇摆归零误差检测；

(2)发明的一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置及方法，设计原理明确，执行机构清晰，具有即装即用、适用性强、准确度高、方便快捷的特点。

附图说明

图1为本发明的一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置及方法进行详细说明。

如图1所示，本发明的一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测装置包括磁钢、霍尔传感器及处理电路、数字水平仪、光电自准直仪和转台检定仪：磁钢固定安装于被测转台旋转框架或侧端面，保证旋转过程中磁钢位置保持不变；霍尔传感器及处理电路固定在不动地基上；转台旋转过程中，每当磁钢与霍尔传感器感应面相对时，即产生一个TTL电平感应信号，转台检定仪采集TTL电平感应信号，并对相邻的TTL电平感应信号周期时间进行 计算，得到转台摇摆频率误差；数字水平仪放置在转台被测框基准面上，光电自准直仪照准转台上的引北反光镜中心，数字水平仪及光电自准直仪对转台摇摆试验前后的状态进行测试及数据处理后得到摇摆归零误差。

本实施例中，所述磁钢与所述霍尔传感器感应面相对时，二者距离3～5mm，在此范围内感应到的信号最稳定。

本发明的一种转台摇摆频率误差与摇摆归零误差的检测方法，包括以下步骤：

步骤1计算转台摇摆频率误差

将磁钢吸附或胶结在被测框框架上端面边缘处，闭合三轴摇摆转台电控系统，启动摇摆台，调整霍尔传感器位置。在传感器触发的前提下，使霍尔传感器位于摆幅的顶端，待读数稳定后，即可开始测试。

所述被测框可以为转台的内框、中框或外框。

给定转台摇摆频率和摇摆幅值，控制转台被测框以该给定的摇摆频率和摇摆幅值进行摇摆运动，转台检定仪自动采集TTL电平感应信号，读取M1个连续的TTL电平感应信号周期值t₁、t₂、…、t_M1，将周期值取倒数后进而得到相应的频率值f₁、f₂、…、f_M1。

给定的转台摇摆频率、给定的转台摇摆幅值、以及M1的取值根据实际需要具体设定。本实施例中，给定的转台摇摆频率和摇摆幅值可以为：模式1：频率1Hz，幅值6°；或模式2：频率2.5Hz，幅值0.5°；或模式3：频率4Hz，幅值0.2°；或模式4：频率6Hz，幅值0.15°。M1＝10。

依据式(1)计算转台频率平均值，依据式(2)计算转台频率误差：

式中：

为转台频率平均值；

f_i为给定频率下第i次测试得到的频率值，i＝1、2、…、M1；

ξ为转台频率误差；

f为给定频率的名义值。

步骤2计算转台摇摆归零误差

便携式转台检定仪读取数字水平仪的数显数据作为内框的初始零位值N₀，读取光电自准直仪俯仰方向的数显数据作为中框的初始零位值Z₀，读取光电自准直仪方位方向的数显数据作为外框的初始零位值W₀。

拔下三个框架的转台定位插销，闭合控制系统，在给定摇摆频率、给定摇摆幅值三框联动的条件下，转台摇摆M2次，每次摇摆时间为T，摇摆运动结束后，插上三个框架的定位插销，转台检定仪读取数据。

本实施例中，M2＝3，T＝10min。

依据式(3)计算转台摇摆归零误差：

式中：

n_j为第j次内框摇摆归零误差的测试结果，j＝1、2、…、M2；

z_j为第j次中框摇摆归零误差的测试结果，j＝1、2、…、M2；

w_j为第j次外框摇摆归零误差的测试结果，j＝1、2、…、M2；

N_j为第j次数字水平仪数显的实际值，j＝1、2、…、M2；

Z_j为第j次光电自准直仪俯仰方向数显的实际值，j＝1、2、…、M2；

W_j为第j次光电自准直仪方位方向数显的实际值，j＝1、2、…、M2。

内框摇摆归零误差取(n_j)max，即M2次内框摇摆归零误差的测试结果 的最大值；中框摇摆归零误差取(z_j)max，即M2次中框摇摆归零误差的测试结果的最大值；外框摇摆归零误差取(w_j)max，即M2次外框摇摆归零误差的测试结果的最大值。