一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置及方法與流程
2023-12-09 19:40:16
本發明屬於慣性器件測試技術領域，具體涉及一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置及方法。
背景技術：
轉臺作為慣性器件測試設備，搖擺功能的實現及搖擺頻率相對誤差和歸零誤差的判定對慣性器件的性能起到越來越重要的作用。隨著慣性器件技術指標不斷提高，對轉臺系統搖擺頻率及搖擺歸零的指標判定也提出更高的要求。
目前，轉臺搖擺功能主要關注於加速度指標，通過最高搖擺頻率和加速度指標的限定，可計算出對應搖擺頻率的最大運動幅值。在轉臺進行搖擺的過程中，對指標的判定多體現在「雙十」、「雙五」、「雙三」等技術要求上。而在搖擺頻率以及搖擺歸零的檢測方面，缺少有效的方法和檢測裝置。但隨著慣性器件搖擺功能要求的不斷提高，對搖擺頻率和搖擺歸零指標的判定也有越來越明晰的要求，亟需一種準確可靠的搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差檢測方法。
技術實現要素：
本發明需要解決的技術問題為：提出一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置及方法，通過非接觸式測量實現對不同類型轉臺的搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測。
本發明的技術方案如下所述：
一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置，包括磁鋼、霍爾傳 感器及處理電路、數字水平儀、光電自準直儀和轉臺檢定儀：磁鋼固定安裝於轉臺被測旋轉框或側端面，旋轉過程中磁鋼位置保持不變；霍爾傳感器及處理電路固定在不動地基上；轉臺旋轉過程中，每當磁鋼與霍爾傳感器感應面相對時，即產生一個TTL電平感應信號，轉臺檢定儀採集TTL電平感應信號，並對相鄰的TTL電平感應信號周期時間進行計算，得到轉臺搖擺頻率誤差；數字水平儀放置在轉臺被測框基準面上，光電自準直儀照準轉臺上的引北反光鏡中心，數字水平儀及光電自準直儀對轉臺搖擺試驗前後的狀態進行測試及數據處理後得到搖擺歸零誤差。
作為優選方案：所述磁鋼與所述霍爾傳感器感應面相對時，二者距離3～5mm。
利用上述轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：
步驟1計算轉臺搖擺頻率誤差
將磁鋼固定安裝於轉臺被測框上端面邊緣處，啟動搖擺臺，在霍爾傳感器觸發的前提下，使霍爾傳感器位於擺幅的頂端，待讀數穩定後，開始測試；
給定轉臺搖擺頻率和搖擺幅值，控制轉臺被測框以該給定的搖擺頻率和搖擺幅值進行搖擺運動，轉臺檢定儀自動採集TTL電平感應信號，讀取M1個連續的TTL電平感應信號周期值t1、t2、…、tM1，將周期值取倒數後進而得到相應的頻率值f1、f2、…、fM1；
依據式(1)計算轉臺頻率平均值，依據式(2)計算轉臺頻率誤差：
式中：
為轉臺頻率平均值；
fi為給定頻率下第i次測試得到的頻率值，i＝1、2、…、M1；
ξ為轉臺頻率誤差；
f為給定頻率的名義值；
步驟2計算轉臺搖擺歸零誤差
轉臺檢定儀讀取數字水平儀的數顯數據作為內框的初始零位值N0，讀取光電自準直儀俯仰方向的數顯數據作為中框的初始零位值Z0，讀取光電自準直儀方位方向的數顯數據作為外框的初始零位值W0；
拔下三個框架的轉臺定位插銷，閉合控制系統，在給定搖擺頻率、給定搖擺幅值三框聯動的條件下，轉臺搖擺M2次，每次搖擺時間為T，搖擺運動結束後，插上三個框架的定位插銷，轉臺檢定儀讀取數據；
依據式(3)計算轉臺搖擺歸零誤差：
式中：
nj為第j次內框搖擺歸零誤差的測試結果，j＝1、2、…、M2；
zj為第j次中框搖擺歸零誤差的測試結果，j＝1、2、…、M2；
wj為第j次外框搖擺歸零誤差的測試結果，j＝1、2、…、M2；
Nj為第j次數字水平儀數顯的實際值，j＝1、2、…、M2；
Zj為第j次光電自準直儀俯仰方向數顯的實際值，j＝1、2、…、M2；
Wj為第j次光電自準直儀方位方向數顯的實際值，j＝1、2、…、M2；
內框搖擺歸零誤差取(nj)max，即M2次內框搖擺歸零誤差的測試結果的最大值；中框搖擺歸零誤差取(zj)max，即M2次中框搖擺歸零誤差的測試結果的最大值；外框搖擺歸零誤差取(wj)max，即M2次外框搖擺歸零誤 差的測試結果的最大值。
步驟1中，所述被測框為轉臺的內框、中框或外框。
作為優選方案：步驟1中，給定的轉臺搖擺頻率和搖擺幅值為：頻率1Hz，幅值6°；或頻率2.5Hz，幅值0.5°；或頻率4Hz，幅值0.2°；或頻率6Hz，幅值0.15°。M1＝10。
作為優選方案：步驟2中，M2＝3，T＝10min。
本發明的有益效果為：
(1)本發明的一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置及方法，通過檢測裝置與轉臺的非接觸式測量，通過傳感器及信號之間的相互轉換，能夠實現不同類型轉臺的搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差檢測；
(2)發明的一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置及方法，設計原理明確，執行機構清晰，具有即裝即用、適用性強、準確度高、方便快捷的特點。
附圖說明
圖1為本發明的一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置構成示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明的一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置及方法進行詳細說明。
如圖1所示，本發明的一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測裝置包括磁鋼、霍爾傳感器及處理電路、數字水平儀、光電自準直儀和轉臺檢定儀：磁鋼固定安裝於被測轉臺旋轉框架或側端面，保證旋轉過程中磁鋼位置保持不變；霍爾傳感器及處理電路固定在不動地基上；轉臺旋轉過程中，每當磁鋼與霍爾傳感器感應面相對時，即產生一個TTL電平感應信號，轉臺檢定儀採集TTL電平感應信號，並對相鄰的TTL電平感應信號周期時間進行 計算，得到轉臺搖擺頻率誤差；數字水平儀放置在轉臺被測框基準面上，光電自準直儀照準轉臺上的引北反光鏡中心，數字水平儀及光電自準直儀對轉臺搖擺試驗前後的狀態進行測試及數據處理後得到搖擺歸零誤差。
本實施例中，所述磁鋼與所述霍爾傳感器感應面相對時，二者距離3～5mm，在此範圍內感應到的信號最穩定。
本發明的一種轉臺搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測方法，包括以下步驟：
步驟1計算轉臺搖擺頻率誤差
將磁鋼吸附或膠結在被測框框架上端面邊緣處，閉合三軸搖擺轉臺電控系統，啟動搖擺臺，調整霍爾傳感器位置。在傳感器觸發的前提下，使霍爾傳感器位於擺幅的頂端，待讀數穩定後，即可開始測試。
所述被測框可以為轉臺的內框、中框或外框。
給定轉臺搖擺頻率和搖擺幅值，控制轉臺被測框以該給定的搖擺頻率和搖擺幅值進行搖擺運動，轉臺檢定儀自動採集TTL電平感應信號，讀取M1個連續的TTL電平感應信號周期值t1、t2、…、tM1，將周期值取倒數後進而得到相應的頻率值f1、f2、…、fM1。
給定的轉臺搖擺頻率、給定的轉臺搖擺幅值、以及M1的取值根據實際需要具體設定。本實施例中，給定的轉臺搖擺頻率和搖擺幅值可以為：模式1：頻率1Hz，幅值6°；或模式2：頻率2.5Hz，幅值0.5°；或模式3：頻率4Hz，幅值0.2°；或模式4：頻率6Hz，幅值0.15°。M1＝10。
依據式(1)計算轉臺頻率平均值，依據式(2)計算轉臺頻率誤差：
式中：
為轉臺頻率平均值；
fi為給定頻率下第i次測試得到的頻率值，i＝1、2、…、M1；
ξ為轉臺頻率誤差；
f為給定頻率的名義值。
步驟2計算轉臺搖擺歸零誤差
可攜式轉臺檢定儀讀取數字水平儀的數顯數據作為內框的初始零位值N0，讀取光電自準直儀俯仰方向的數顯數據作為中框的初始零位值Z0，讀取光電自準直儀方位方向的數顯數據作為外框的初始零位值W0。
拔下三個框架的轉臺定位插銷，閉合控制系統，在給定搖擺頻率、給定搖擺幅值三框聯動的條件下，轉臺搖擺M2次，每次搖擺時間為T，搖擺運動結束後，插上三個框架的定位插銷，轉臺檢定儀讀取數據。
本實施例中，M2＝3，T＝10min。
依據式(3)計算轉臺搖擺歸零誤差：
式中：
nj為第j次內框搖擺歸零誤差的測試結果，j＝1、2、…、M2；
zj為第j次中框搖擺歸零誤差的測試結果，j＝1、2、…、M2；
wj為第j次外框搖擺歸零誤差的測試結果，j＝1、2、…、M2；
Nj為第j次數字水平儀數顯的實際值，j＝1、2、…、M2；
Zj為第j次光電自準直儀俯仰方向數顯的實際值，j＝1、2、…、M2；
Wj為第j次光電自準直儀方位方向數顯的實際值，j＝1、2、…、M2。
內框搖擺歸零誤差取(nj)max，即M2次內框搖擺歸零誤差的測試結果 的最大值；中框搖擺歸零誤差取(zj)max，即M2次中框搖擺歸零誤差的測試結果的最大值；外框搖擺歸零誤差取(wj)max，即M2次外框搖擺歸零誤差的測試結果的最大值。