一种加速度‑温度复合的控制方法及校准设备与流程

本发明涉及一种加速度-温度复合的控制方法及其校准设备，特别涉及一种为惯性器件构造稳态加速度和目标温度复合的校准设备及其控制方法，属于惯性器件计量校准技术领域。

背景技术：

惯性技术的不断发展对惯性计量校准技术提出越来越高的要求。过去在单一标准输入情况下对惯性仪表进行计量校准的工作已不能满足复杂应用环境下对惯性仪表输出量的量值溯源。而且，惯性器件量值特性在单一加速度作用情况下与加速度和热环境复合作用情况下的是不同的，即，不能够通过单次的单一加速度或热作用规律获得准确的加速度和热环境复合作用的规律。因此，研制一种精密离心机和精密温控装置复合而成的校准设备十分必要。

在复合校准设备研究上，热点主要停留在复合环境试验方面，主要包括复合环境试验的试验设备和试验方法。如低温低气压试验箱、温度低气压振动(正弦)综合试验箱和温度低气压振动(随机)综合试验箱等，都是有关复合环境试验的设备，关注的是可靠性试验和功能性测试，而不能用于高精度惯性器件的计量校准领域，而且这些复合设备都是在地面工作，不能用于高速旋转输出大加速度的离心机上。目前鲜有公开的加速度-温度的控制方法和校准设备的文献。

本发明在精密离心机静止时控制精密温控装置的温度升或降至目标温度，以及在精密离心机旋转时，保持精密温控装置的温度处在静止时的温度，并控制精密温控装置的加速度至目标加速度。从而使被校准惯性器件直接受到大加速度和热的共同激励，完成惯性器件高次项系数的全量程温度灵敏度或温度系数和加速度的校准。

技术实现要素：

本发明公开了一种加速度-温度控制方法及其校准设备。通过该方法及校准设备，可以构造稳态加速度和热环境的复合条件，从而能够对惯性器件在加速度和热环境复合作用下的量值特性进行计量校准与分析。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种加速度-温度复合的校准设备，其特征在于，包括：精密离心机、精密温控装置、地面温控箱、液氮控制系统和管道；被校准惯性器件安置于精密温控装置内；精密离心机与精密温控装置法兰连接，提供所需的加速度；地面温控箱与精密温控装置之间、液氮控制系统与精密温控装置之间均通过管道连接；地面温控箱为精密温控装置提供静止时的所需的温度，液氮控制系统为精密温控装置提供旋转时的所需的温度。

一种加速度-温度复合的控制方法，在精密离心机静止时：通过地面温控箱控制精密温控装置的温度上升或下降至目标温度，以及在精密离心机旋转时：通过液氮控制系统保持精密温控装置的温度处在静止时的温度，并通过控制精密离心机的转速使精密温控装置的加速度至目标加速度。

具体地，在精密离心机静止时，通过地面温控箱控制精密温控装置的温度上升或下降至目标温度，步骤包括：

S1、接通地面温控箱与精密温控装置的热交换介质进出连接，使地面温控箱中的热交换介质经管道和精密温控装置形成循环回路；

S2、通过控制地面温控箱中的热交换介质温度上升或者下降，使地面温控箱中循环流动的热交换介质经S1后，与精密温控装置中的空气进行热交换；

S3、当精密温控装置内的空气或被校准惯性器件的温度上升或者下降到目标温度时，断开S1所述的地面温控箱与精密温控装置的连接，停止S1所述的循环以及S2所述热交换。

具体地，在精密离心机旋转时，通过液氮控制系统保持精密温控装置的温度处在静止时的温度，并通过控制精密离心机的转速使精密温控装置的加速度至目标加速度，步骤包括：

S4、接通液氮控制系统与精密温控装置之间的连接；

S5、控制液氮的流入量以保持或微调箱体内温度，使精密温控装置内被校准惯性器件的温度处在精密离心机静止时的温度值；

S6、启动精密离心机(1)，控制精密离心机的转速，使精密温控装置内的被校准惯性器件达到目标加速度。

一种校准设备，该校准设备在精密离心机静止时：通过地面温控箱控制精密温控装置的温度上升或下降至目标温度，以及在精密离心机旋转时：通过液氮控制系统保持精密温控装置的温度处在静止时的温度，并通过控制精密离心机的转速使精密温控装置的加速度至目标加速度。

一种加速度-温度复合的校准设备，该设备执行上述S1～S3的步骤；一种加速度-温度复合的校准设备，该设备还执行上述S4～S6的步骤。

本发明能获得以下有益的效果：

可以为被校准惯性器件构造稳态加速度和目标温度的复合环境，即被校准惯性器件在通过精密离心机获得精确的加速度的同时，还能通过精密温控装置获得精确的温度条件，从而能够对惯性器件在加速度和热环境复合作用下的量值特性进行计量校准与分析；

满足标准的稳态加速度与热环境组成的被校准惯性器件复合校准的要求。控制的加速度和温度范围大、精度高。

附图说明

图1示出了本发明校准设备的结构示意图。

图2示出了本发明的加速度-温度控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1示出了本发明校准设备的结构示意图。一种加速度-温度复合的校准设备，包括：精密离心机1、精密温控装置2、地面温控箱3、液氮控制系统4、液氮控制系统4和管道5。被校准惯性器件6安置于精密温控装置2内。精密离心机1与精密温控装置2法兰连接，提供所需的加速度；地面温控箱3与精密温控装置2之间、液氮控制系统4与精密温控装置2之间均通过管道5连接；地面温控箱3为精密温控装置2提供静止时的所需的温度，液氮控制系统4为精密温控装置2提供旋转时的所需的温度。

图2示出了本发明的加速度-温度复合的控制方法流程图。为了给被校准惯性器件构造稳态加速度和目标温度的复合环境本，发明的加速度-温度控制方法的思路为：在精密离心机1静止时，通过地面温控箱3控制精密温控装置2的温度上升或下降至目标温度；以及在精密离心机1旋转时，通过液氮控制系统4保持精密温控装置2的温度处在静止时的温度，并通过控制精密离心机1的转速使精密温控装置2的加速度至目标加速度。从而实现对精密温控装置2内的被校准惯性器件6在加速度和热环境复合作用下的量值特性进行计量校准与分析。

在精密离心机1静止时，即图2的T1中，通过地面温控箱3控制精密温控装置2的温度上升或下降至目标温度，步骤包括：

S1、接通地面温控箱3与精密温控装置2的热交换介质进出连接，使地面温控箱3中的热交换介质经管道5和精密温控装置2形成循环回路；

S2、通过控制地面温控箱3中的热交换介质温度上升或者下降，使地面温控箱3中循环流动的热交换介质经S1后，与精密温控装置2中的空气进行热交换；

S3、当精密温控装置2内的空气或被校准惯性器件6的温度上升或者下降到目标温度时，断开S1所述的地面温控箱3与精密温控装置2的连接，停止S1所述的循环以及S2所述热交换。

在精密离心机1旋转时，即图2的T2中，通过液氮控制系统4保持精密温控装置2的温度处在静止时的温度，并通过控制精密离心机1的转速使精密温控装置2的加速度至目标加速度，步骤包括：

S4、接通液氮控制系统4与精密温控装置2之间的连接；

S5、控制液氮的流入量以保持或微调箱体内温度，使精密温控装置2内被校准惯性器件6的温度处在精密离心机静止时的温度值；

S6、启动精密离心机1，控制精密离心机1的转速，使精密温控装置2内的被校准惯性器件6达到目标加速度。

以上加速度-温度复合的校准设备，在复合情况下，稳态加速度的范围0～390m/s²，加速度测量不确定度2.5×10^-5；温度测量范围-60℃～85℃，温度偏差优于0.2℃。