nm，15 。(：~35°C 时漂 <20nm/h。
[0062] 测试装置及测试方法还包括微调装置，传感器安装于微调装置上，通过微调装置 对传感器位置进行调整，调整范围为0~20mm。
[0063] 测试装置及测试方法还包括采用三个正交电容传感器进行质心轨迹测试，利用三 点法进行圆度误差分离，参见图4。
[0064] 如图1、图2所示，本发明测试装置主要由分度头1、安装支架4、上盖板5、左右盖板 13、微调装置2、7、11、传感器3、6、9、压块14、拧紧螺钉8组成。将陀螺马达12通过压块14、拧 紧螺钉8安装于支架4上，调整两端距离，并拧紧螺钉8，用螺钉将上盖板5安装于支架4上，将 分别安装传感器3、9的2个微调装置2、11用螺钉安装于支架4上，将安装传感器6的微调装置 7用螺钉安装于上盖板5上，并适当调整传感器与陀螺马达外圆的距离至可测量范围内，约 1〇_。分度头1三爪将安装支架4夹紧，并调整至图1竖直位置，连接好陀螺马达电源线，将左 右盖板13用螺钉安装于支架4上，分别通过微调装置2、7、11精确调整传感器3、6、9与陀螺马 达12转子外圆的距离至传感器线性区内0~50um。对传感器通电，对陀螺马达12通电运转， 稳定1小时后，起动测试，采集传感器测试数据，对测试数据进行数据处理，根据三点法圆度 误差分离原理即可分离出陀螺马达转子圆度误差，从而得到马达转子径向回转误差，即转 子径向质心轨迹。
[0065]测量示意图如图5所示，三点法圆度误差分离原理参见图4,设传感器3、6、9读数数 据分别为一:^八&^穴&^八则三个传感器的测量方程分别为：
[0066] Si(9) =γ(Θ)+χ(Θ)
[0067] S2(9) = r(9+a)+x(0)cosa+y(0)sina
[0068] S3(9) = r(9+0)+x(0)cosP+y(9)sinP
[0069] Γ(θ)为被测马达转子在Θ处的圆度误差，x(0)、 y(0)分别为转子回转误差在坐标系 xoy坐标轴上的分量，α、β为传感器间的夹角，测量时，马达转子高速旋转，传感器3、6、9固 定。
[0070]上述三个传感器测量方程分别取权系数为1、&、C2，则加权相加为：
[0071 ] S(9) =r(9)+Ci*r(9+a)+C2*r(9+0)+x(0)*(l+Ci*cosa+C2*cosP)
[0072] +y(0)*(Ci*sina+C2*sinP)
[0073] 若要分离x(0)、y(0)，则需满足下式即可：
[0075]则加权方程为：
[0076] S(9) = r(0)+Ci*r(0+a)+C2*r(0+P)
[0077] 对上式进行离散快速傅立叶变换，可得到：
[0078] R(n)ff(n)=S(n),BP,R(n)=S(n)/ff(n)
[0079] 对上式进行离散快速傅立叶逆变换即可得到圆度误差Γ(θ)，即：
[0080] r(0) = IFFT[S(n)/ff(n)]
[0081] 贝lj，马达转子回转误差为:Χ(Θ)=&(Θ)-Γ(Θ)。
[0082] 由于保证了三个正交电容传感器轴线在安装支架，轴线相交于一点，及通过微调 使三个传感器输出大致相等，差值<5nm，因此偏心误差可忽略不计，即上述转子回转误差 即为运动误差，根据X (Θ)即可拟合出转子径向质心轨迹。
[0083] 本发明适用于各类外转子型陀螺马达转子径向质心轨迹测试，测试方法简单，测 试结果准确。经检验，使用本发明测试装置及测试方法进行马达转子径向质心轨迹测试，可 以分离转子圆度误差，测试精度高。
[0084] 以上所述，仅为本发明最佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0085] 本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
【主权项】
1. 一种巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置，其特征在于包括:分度头（1)、安装支架 (4);N个距离传感器，N>3; 所述分度头（1)通过Ξ爪夹持安装支架(4); 所述安装支架(4)内部安装巧螺马达，N个距离传感器分别固定在安装支架(4)的不同 位置上，距离巧螺马达转子外圆的距离相同。2. 根据权利要求1所述的巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置，其特征在于:还包括N 个微调装置，每个距离传感器通过一个微调装置固定在安装支架(4)上，通过微调装置调整 距离传感器敏感部位与巧螺马达转子外圆之间的距离。3. 根据权利要求2所述的巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置，其特征在于:距离传感 器为Ξ个，分别为第一距离传感器(3)、第二距离传感器(6)和第Ξ距离传感器（10);微调装 置包括第一微调装置(2)、第二微调装置(7)和第Ξ微调装置（11);所述第一距离传感器(3) 通过所述第一微调装置(2)固定在安装支架(4)上;所述第二距离传感器(6)通过所述第二 微调装置(7)固定在安装支架(4)上;所述第Ξ距离传感器（10)通过所述第Ξ微调装置（11) 固定在安装支架(4)上。4. 根据权利要求1-3之一所述的巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置，其特征在于:还 包括控制单元，接收N个距离传感器发送的数据，进行数据处理，根据Ξ点法圆度误差分离 原理分离出巧螺马达转子圆度误差，从而得到巧螺马达转子径向回转误差，即巧螺马达转 子径向质屯、轨迹。5. 根据权利要求1或2所述的巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置，其特征在于:所述 距离传感器均为电容传感器，测量精度为Inm，重复性^ 5nm，15°C~35°C时漂^ 20nm/h。6. 根据权利要求1或2所述的巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置，其特征在于:所述N 个距离传感器的轴线相交于一点，交点的位置度小于2um。7. 根据权利要求3所述的巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置，其特征在于:所述安装 支架(4)为上开口结构，左右两个侧面的高度低于前后两个侧面的高度，左右两个侧面顶端 中部具有用于马达安装的V型槽(4-3)，前后两个侧面分别具有第一距离传感器(3)或第Ξ 距离传感器(10)的敏感部位安装过孔(4-4)。8. 根据权利要求7所述的巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置，其特征在于:还包括上 盖板巧）、左右盖板（13)、螺钉(8) W及压块（14);所述巧螺马达（12)的两端通过压块（14)压 紧至安装支架(4)的左右侧面的顶端，梓紧螺钉(8)固定巧螺马达（12);所述上盖板(5)和 左、右盖板(13)分别封闭安装支架(4)的上开口和左、右开口。9. 一种基于权利要求8所述巧螺马达转子径向质屯、轨迹测试装置测量的方法，其特征 在于包括如下步骤： (1) 将巧螺马达安装于安装支架(4)上； (2) 将上盖板巧)用螺钉安装于安装支架(4)上； (3) 分别安装第一距离传感器(3)、第二距离传感器(6)和第Ξ距离传感器（10)至第一 微调装置(2)、第二微调装置(7)和第Ξ微调装置（11)，将第一微调装置(2)、第二微调装置 (7)和第Ξ微调装置（11)用螺钉安装于安装支架（4)上，调整Ξ个距离传感器与巧螺马达 (12)外圆的距离至能够测量范围内； (4) 将安装支架(4)利用分度头（1)Ξ爪夹紧； (5) 将左右盖板(13)用螺钉安装于安装支架(4)上； (6) 通过Ξ个微调装置调整第一距离传感器(3)、第二距离传感器(6)和第Ξ距离传感 器（10)与巧螺马达（12)外圆的距离至传感器线性区内，距离巧螺马达转子外圆的距离相 同，误差<5nm; (7) 对第一距离传感器(3)、第二距离传感器(6)和第Ξ距离传感器（10)通电，对巧螺马 达(12)通电运转至稳定运行； (8) 采集第一距离传感器(3)、第二距离传感器(6)和第Ξ距离传感器（10)测试数据，发 送给控制单元，控制单元进行数据处理，根据Ξ点法圆度误差分离原理分离出巧螺马达转 子圆度误差，从而得到巧螺马达转子径向回转误差，即巧螺马达转子径向质屯、轨迹。10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，根据Ξ点法圆度误差分离原理分离出巧螺 马达转子圆度误差，从而得到巧螺马达转子径向回转误差的具体方法为:第一距离传感器 (3)、第二距离传感器(6)和第Ξ距离传感器（10)读数数据分别为51(目）、52(目）、53(目），则立 个传感器的测量方程分别为： 8ι(θ) =γ(Θ)+χ(Θ) S2(目）=1·(目+α)+χ(目）cosa+y (目）sina S3(目）=r (目+β)+χ(目）cos0+y (目）si址 对第一距离传感器(3)、第二距离传感器(6)和第Ξ距离传感器（10)测量方程分别取权 系数为1、Cl、C2，进行加权相加，获得S (Θ); 满足则 S(目）=r (目）+Ci卸（目+a)+C2*r(e+e) 进行离散快速傅立叶变换，得到:R(n) = S(n)/W(n) 其中R(n)表示转子圆度误差的离散傅立叶变换矩阵，S(n)表示Ξ个传感器测量数据的 加权和的离散傅立叶变换矩阵，W(n)表示权系数矩阵。 进行离散快速傅立叶逆变换得到巧螺马达转子圆度误差r(0)，即： r(0) = IFFT[S(n)/W(n)] 贝ij，巧螺马达转子径向回转误差χ(θ)为:χ(θ) = &(θ)-Γ(θ); 其中e表示转子外圆上传感器采样数据点与第一距离传感器间的夹角;0表示第Ξ距离 传感器与第一距离传感器间的夹角;α表示第二距离传感器与第一距离传感器间的夹角。
【专利摘要】本发明涉及一种陀螺马达转子径向质心轨迹测试装置及测试方法。本发明测试装置包括分度头、安装支架、第一距离传感器、第二距离传感器和第三距离传感器；所述分度头的三爪装夹用于夹持支架；所述安装支架内部安装陀螺马达，三个距离传感器固定在安装支架上，距离陀螺马达转子外缘的距离相同。利用三点法圆度测量与误差分离原理，经过数据处理，即可分离转子圆度误差及转子径向质心轨迹。本发明适用于各类外转子型陀螺马达转子径向质心轨迹测试，测试方法简单，测试结果准确。
【IPC分类】G01M1/12
【公开号】CN105699012
【申请号】CN201610080963
【发明人】赵旺升, 谭映戈, 郝永勤, 冯明, 高峰, 许相玺, 王莎莎
【申请人】北京航天控制仪器研究所
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年2月4日