一種加速度‑溫度複合的控制方法及校準設備與流程

2023-12-09 17:08:56

本發明涉及一種加速度-溫度複合的控制方法及其校準設備，特別涉及一種為慣性器件構造穩態加速度和目標溫度複合的校準設備及其控制方法，屬於慣性器件計量校準技術領域。

背景技術：

慣性技術的不斷發展對慣性計量校準技術提出越來越高的要求。過去在單一標準輸入情況下對慣性儀表進行計量校準的工作已不能滿足複雜應用環境下對慣性儀表輸出量的量值溯源。而且，慣性器件量值特性在單一加速度作用情況下與加速度和熱環境複合作用情況下的是不同的，即，不能夠通過單次的單一加速度或熱作用規律獲得準確的加速度和熱環境複合作用的規律。因此，研製一種精密離心機和精密溫控裝置複合而成的校準設備十分必要。

在複合校準設備研究上，熱點主要停留在複合環境試驗方面，主要包括複合環境試驗的試驗設備和試驗方法。如低溫低氣壓試驗箱、溫度低氣壓振動(正弦)綜合試驗箱和溫度低氣壓振動(隨機)綜合試驗箱等，都是有關複合環境試驗的設備，關注的是可靠性試驗和功能性測試，而不能用於高精度慣性器件的計量校準領域，而且這些複合設備都是在地面工作，不能用於高速旋轉輸出大加速度的離心機上。目前鮮有公開的加速度-溫度的控制方法和校準設備的文獻。

本發明在精密離心機靜止時控制精密溫控裝置的溫度升或降至目標溫度，以及在精密離心機旋轉時，保持精密溫控裝置的溫度處在靜止時的溫度，並控制精密溫控裝置的加速度至目標加速度。從而使被校準慣性器件直接受到大加速度和熱的共同激勵，完成慣性器件高次項係數的全量程溫度靈敏度或溫度係數和加速度的校準。

技術實現要素：

本發明公開了一種加速度-溫度控制方法及其校準設備。通過該方法及校準設備，可以構造穩態加速度和熱環境的複合條件，從而能夠對慣性器件在加速度和熱環境複合作用下的量值特性進行計量校準與分析。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種加速度-溫度複合的校準設備，其特徵在於，包括：精密離心機、精密溫控裝置、地面溫控箱、液氮控制系統和管道；被校準慣性器件安置於精密溫控裝置內；精密離心機與精密溫控裝置法蘭連接，提供所需的加速度；地面溫控箱與精密溫控裝置之間、液氮控制系統與精密溫控裝置之間均通過管道連接；地面溫控箱為精密溫控裝置提供靜止時的所需的溫度，液氮控制系統為精密溫控裝置提供旋轉時的所需的溫度。

一種加速度-溫度複合的控制方法，在精密離心機靜止時：通過地面溫控箱控制精密溫控裝置的溫度上升或下降至目標溫度，以及在精密離心機旋轉時：通過液氮控制系統保持精密溫控裝置的溫度處在靜止時的溫度，並通過控制精密離心機的轉速使精密溫控裝置的加速度至目標加速度。

具體地，在精密離心機靜止時，通過地面溫控箱控制精密溫控裝置的溫度上升或下降至目標溫度，步驟包括：

S1、接通地面溫控箱與精密溫控裝置的熱交換介質進出連接，使地面溫控箱中的熱交換介質經管道和精密溫控裝置形成循環迴路；

S2、通過控制地面溫控箱中的熱交換介質溫度上升或者下降，使地面溫控箱中循環流動的熱交換介質經S1後，與精密溫控裝置中的空氣進行熱交換；

S3、當精密溫控裝置內的空氣或被校準慣性器件的溫度上升或者下降到目標溫度時，斷開S1所述的地面溫控箱與精密溫控裝置的連接，停止S1所述的循環以及S2所述熱交換。

具體地，在精密離心機旋轉時，通過液氮控制系統保持精密溫控裝置的溫度處在靜止時的溫度，並通過控制精密離心機的轉速使精密溫控裝置的加速度至目標加速度，步驟包括：

S4、接通液氮控制系統與精密溫控裝置之間的連接；

S5、控制液氮的流入量以保持或微調箱體內溫度，使精密溫控裝置內被校準慣性器件的溫度處在精密離心機靜止時的溫度值；

S6、啟動精密離心機(1)，控制精密離心機的轉速，使精密溫控裝置內的被校準慣性器件達到目標加速度。

一種校準設備，該校準設備在精密離心機靜止時：通過地面溫控箱控制精密溫控裝置的溫度上升或下降至目標溫度，以及在精密離心機旋轉時：通過液氮控制系統保持精密溫控裝置的溫度處在靜止時的溫度，並通過控制精密離心機的轉速使精密溫控裝置的加速度至目標加速度。

一種加速度-溫度複合的校準設備，該設備執行上述S1～S3的步驟；一種加速度-溫度複合的校準設備，該設備還執行上述S4～S6的步驟。

本發明能獲得以下有益的效果：

可以為被校準慣性器件構造穩態加速度和目標溫度的複合環境，即被校準慣性器件在通過精密離心機獲得精確的加速度的同時，還能通過精密溫控裝置獲得精確的溫度條件，從而能夠對慣性器件在加速度和熱環境複合作用下的量值特性進行計量校準與分析；

滿足標準的穩態加速度與熱環境組成的被校準慣性器件複合校準的要求。控制的加速度和溫度範圍大、精度高。

附圖說明

圖1示出了本發明校準設備的結構示意圖。

圖2示出了本發明的加速度-溫度控制方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

圖1示出了本發明校準設備的結構示意圖。一種加速度-溫度複合的校準設備，包括：精密離心機1、精密溫控裝置2、地面溫控箱3、液氮控制系統4、液氮控制系統4和管道5。被校準慣性器件6安置於精密溫控裝置2內。精密離心機1與精密溫控裝置2法蘭連接，提供所需的加速度；地面溫控箱3與精密溫控裝置2之間、液氮控制系統4與精密溫控裝置2之間均通過管道5連接；地面溫控箱3為精密溫控裝置2提供靜止時的所需的溫度，液氮控制系統4為精密溫控裝置2提供旋轉時的所需的溫度。

圖2示出了本發明的加速度-溫度複合的控制方法流程圖。為了給被校準慣性器件構造穩態加速度和目標溫度的複合環境本，發明的加速度-溫度控制方法的思路為：在精密離心機1靜止時，通過地面溫控箱3控制精密溫控裝置2的溫度上升或下降至目標溫度；以及在精密離心機1旋轉時，通過液氮控制系統4保持精密溫控裝置2的溫度處在靜止時的溫度，並通過控制精密離心機1的轉速使精密溫控裝置2的加速度至目標加速度。從而實現對精密溫控裝置2內的被校準慣性器件6在加速度和熱環境複合作用下的量值特性進行計量校準與分析。

在精密離心機1靜止時，即圖2的T1中，通過地面溫控箱3控制精密溫控裝置2的溫度上升或下降至目標溫度，步驟包括：

S1、接通地面溫控箱3與精密溫控裝置2的熱交換介質進出連接，使地面溫控箱3中的熱交換介質經管道5和精密溫控裝置2形成循環迴路；

S2、通過控制地面溫控箱3中的熱交換介質溫度上升或者下降，使地面溫控箱3中循環流動的熱交換介質經S1後，與精密溫控裝置2中的空氣進行熱交換；

S3、當精密溫控裝置2內的空氣或被校準慣性器件6的溫度上升或者下降到目標溫度時，斷開S1所述的地面溫控箱3與精密溫控裝置2的連接，停止S1所述的循環以及S2所述熱交換。

在精密離心機1旋轉時，即圖2的T2中，通過液氮控制系統4保持精密溫控裝置2的溫度處在靜止時的溫度，並通過控制精密離心機1的轉速使精密溫控裝置2的加速度至目標加速度，步驟包括：

S4、接通液氮控制系統4與精密溫控裝置2之間的連接；

S5、控制液氮的流入量以保持或微調箱體內溫度，使精密溫控裝置2內被校準慣性器件6的溫度處在精密離心機靜止時的溫度值；

S6、啟動精密離心機1，控制精密離心機1的轉速，使精密溫控裝置2內的被校準慣性器件6達到目標加速度。

以上加速度-溫度複合的校準設備，在複合情況下，穩態加速度的範圍0～390m/s2，加速度測量不確定度2.5×10-5；溫度測量範圍-60℃～85℃，溫度偏差優於0.2℃。