专利名称：转台线绕力矩测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学领域，涉及一种力矩测试装置，尤其涉及一种转台线绕力矩测试装置。
背景技术：
线绕力矩由于转台上的电源线及信号线对转台施加的拉力所引起的影响转台转动的干扰力矩。线绕力矩不但会影响转台运动的精度及平稳度，严重时还会造成转台堵转。因此，线绕力矩和摩擦力矩一样是很重要的技术参数，选择驱动电机及控制参数调试时都要将线绕力矩的影响考虑在内。线绕力矩对空间转动部件的影响在轨运行的航天器处于空间微重力环境下，对外是一个独立的系统，整个系统基本不受外力矩作用，系统角动量守恒。航天器上任何一个部件角动量的变化都会给整个平台带来扰动，轻者影响卫星平台的姿态稳定精度，进而降低整个卫星性能，重者将给卫星姿态及轨道带来严重影响，最终影响整个卫星功能及任务的完成。下面以空间转台为例说明线绕力矩的影响在正常工作模式下，电机处于加电状态，转台在电机的驱动下平稳的转动，转台对卫星有一定的力矩及角动量输出但在卫星姿态稳定系统控制范围内，不会对卫星平台的姿态造成影响。但是，若转台转到某一线绕力矩较大位置并恰好在该位置电机断电停止工作，由于电机已经没有力矩输出，则转台就会在线绕力矩的作用下加速转动回到线绕力矩较小或为零的位置，并稳定下来。由动量矩定理可知，线绕力矩较大时，转台转动的角加速度就会较大，转台转动过程中对卫星平台输出的力矩及角动量就较大，对卫星平台的干扰也就较大。因此，研究转动部件特别是空间转动部件的线绕力矩测试方法并搭建有效的测试装置，对线绕力矩进行精确测量，评估其影响，并采取相应的解决措施具有重要工程使用价值。
实用新型内容为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种结构简单、测试精度高以及操作便利的转台线绕力矩测试装置。本实用新型的技术解决方案是本实用新型提供了一种转台线绕力矩测试装置，其特殊之处在于所述转台线绕力矩测试装置包括转动平台、速率陀螺仪、B码、转动平台驱动单元以及数据处理计算机；所述转动平台与B码分别与数据处理计算机电性相连；所述转动平台驱动单元驱动转动平台进行自传；待测转动部件以及所述速率陀螺仪设置在转动平台上并与转动平台同步转动。上述转动平台驱动单元包括砝码、连接绳以及滑轮；所述连接绳的一端缠绕在转动平台外周，另一端穿过滑轮与悬空的砝码连接；所述砝码在其重力作用下通过连接绳驱动转动平台进行自转。上述待测转动部件的转动轴与转动平台的转动轴相平行。[0009]上述速率陀螺仪的输入轴与待测转动部件的转动轴相平行。上述转动平台是气浮转动平台。 上述速率陀螺仪是光纤速率陀螺仪。本实用新型的优点是本实用新型提供了一种转台线绕カ矩测试装置，该转台线绕カ矩测试装置包括转动平台(尤其采用气浮转动平台)、速率陀螺仪、B码、转动平台驱动单元以及数据处理计算机；其中气浮转动平台是该系统的核心，利用它摩擦カ矩较小的特点，模拟在轨工作的卫星平台，和被测试的转动部件构成ー个独立系统，在气浮转动平台转动方向上动量守恒；速率陀螺仪来测量气浮转动平台转动角速度码用来提供时间信息，并和速率陀螺仪ー块完成气浮转动平台转动角加速度的測量；高精度砝码用于对气浮转动平台施加精确已知的力矩；数据处理计算机用于完成相关的数据处理。气浮转动平台具有摩擦カ矩小的特点，忽略气浮转动平台摩擦カ矩时，气浮转动平台和待测转动部件所组成的系统所受外力矩为零，系统角动量守恒。由角动量守恒定理，待测转动部件的角动量的变化与气浮转动平台角动量的变化大小相等，符号相反。因此，可以通过测试气浮转动平台角动量的变化来间接测量线绕カ矩作用下待测转动部件的角动量的变化。由动量矩定理可知，由于角动量的变化率即是所受カ矩，因此，可以通过对可以通过测试气浮转动平台角动量随时间的变化来间接測量待测转动部件的线绕カ矩，基于本实用新型所提供的测试装置结构简单、测试精度高以及便于操作。
图1是本实用新型所提供的转台线绕カ矩测试装置的原理示意图；其中1-B码；2_数据处理计算机；3_气浮转动平台；4_速率陀螺仪；5_待测转动部件；6-砝码。
具体实施方式
參见图1，本实用新型提供了一种转台线绕カ矩测试装置，该转台线绕カ矩测试装置包括转动平台、速率陀螺仪4、B码1、转动平台驱动单元以及数据处理计算机2 ;转动平台与B码I分别与数据处理计算机2电性相连；转动平台驱动单元驱动转动平台进行自传；待测转动部件5以及所述速率陀螺仪4设置在转动平台上并与转动平台同步转动。转动平台驱动单元包括砝码6、连接绳以及滑轮；连接绳的一端缠绕在转动平台外周，另一端穿过滑轮与悬空的砝码6连接；砝码6在其重力作用下通过连接绳驱动转动平台进行自转。待测转动部件5的转动轴与转动平台的转动轴相平行；速率陀螺仪4的输入轴与待测转动部件5的转动轴相平行。转动平台优选是气浮转动平台3 ;速率陀螺仪4是光纤速率陀螺仪4。其中气浮转动平台3是该系统的核心，利用它摩擦カ矩较小的特点，模拟在轨エ作的卫星平台，和被测试的转动部件构成ー个独立系统，在气浮转动平台3转动方向上动量守恒；速率陀螺仪4来测量气浮转动平台3转动角速度；B码I用来提供时间信息，并和速率陀螺仪4 ー块完成气浮转动平台3转动角加速度的測量；高精度砝码6用于对气浮转动平台3施加精确已知的カ矩；数据处理计算机2用于完成相关的数据处理。本实用新型的工作原理是气浮转动平台3具有摩擦カ矩小的特点，忽略气浮转动平台3摩擦カ矩时，气浮转动平台3和待测转动部件5所组成的系统所受外力矩为零，系统角动量守恒。由角动量守恒定理，待测转动部件5的角动量的变化与气浮转动平台3角动量的变化大小相等，符号相反。因此，可以通过测试气浮转动平台3角动量的变化来间接测量线绕カ矩作用下待测转动部件5的角动量的变化。由动量矩定理可知，由于角动量的变化率即是所受カ矩，因此，可以通过对可以通过测试气浮转动平台3角动量随时间的变化来间接测量待测转动部件5的线绕カ矩。本实用新型的具体测试步骤是I)将待测转动部件固定在气浮转动平台转动台面上，并通过调节使待测转动部件的转轴与气浮转动平台转轴平行；2)将光纤速率陀螺仪固定在气浮转动平台转动台面上，并使其输入轴与待测转动部件的转轴平行；3)将气浮转动平台浮起并对其进行调平，以减小气浮转动平台自身的摩擦カ矩；4)通过悬挂不同质量的砝码，利用砝码自身的重力对气浮转动平台施加切线カ矩，使气浮转动平台加速转动，井根据速率陀螺仪和B码的输出結果，计算气浮转动平台摩擦力矩；(若气浮转动平台摩擦カ矩相对被测カ矩很小，可以忽略不计时，该步骤可跳过。)5)在气浮转动平台边缘通过滑轮悬挂高精度砝码，在砝码施加的カ矩的作用下气浮转动平台加速旋转，数据处理计算机同时采集速率陀螺仪和B码数据，按下面的公式(I)计算气浮转动平台面及待测转动部件的转动惯量；
权利要求1.一种转台线绕力矩测试装置，其特征在于所述转台线绕力矩测试装置包括转动平台、速率陀螺仪、B码、转动平台驱动单元以及数据处理计算机；所述转动平台与B码分别与数据处理计算机电性相连；所述转动平台驱动单元驱动转动平台进行自转；待测转动部件以及所述速率陀螺仪设置在转动平台上并与转动平台同步转动。
2.根据权利要求1所述的转台线绕力矩测试装置，其特征在于所述转动平台驱动单元包括砝码、连接绳以及滑轮；所述连接绳的一端缠绕在转动平台外周，另一端穿过滑轮与悬空的砝码连接；所述砝码在其重力作用下通过连接绳驱动转动平台进行自转。
3.根据权利要求1或2所述的转台线绕力矩测试装置，其特征在于所述待测转动部件的转动轴与转动平台的转动轴相平行。
4.根据权利要求3所述的转台线绕力矩测试装置，其特征在于所述速率陀螺仪的输入轴与待测转动部件的转动轴相平行。
5.根据权利要求4所述的转台线绕力矩测试装置，其特征在于所述转动平台是气浮转动平台。
6.根据权利要求5所述的转台线绕力矩测试装置，其特征在于所述速率陀螺仪是光纤速率陀螺仪。
专利摘要本实用新型涉及一种转台线绕力矩测试装置，该转台线绕力矩测试装置包括转动平台、速率陀螺仪、B码、转动平台驱动单元以及数据处理计算机；转动平台与B码分别与数据处理计算机电性相连；转动平台驱动单元驱动转动平台进行自传；待测转动部件以及所述速率陀螺仪设置在转动平台上并与转动平台同步转动。本实用新型提供了一种结构简单、测试精度高以及操作便利的转台线绕力矩测试装置。
文档编号G01L3/00GK202886036SQ20122049120
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者田留德, 赵建科, 段亚轩, 张周锋, 周艳, 薛勋 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所