高精度高加速度低频正弦线振动系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，包括旋转电机、曲柄盘、曲柄轴、水平滚动导轨、垂直滚动直线轴承、立柱、工作台、平衡配重和位置传感器；左、右导柱安装在基座上，左、右直线轴承分别安装左、右导柱上，左、右直线轴承在导柱上可上下移动；横梁的两端分别与左、右直线轴承相连接，水平滚动导轨固联在横梁上，导轨水平滑块在水平滚动导轨上可左右移动，横梁上安装立柱和工作台。本机械系统能够实现高精度、高加速度低频正弦线振动，弥补离心机试验的不足，提高研究试验的灵活性，解决现有振动台低频段振动幅值和振动频率精度低、无法满足高精度惯性仪表测试需要等问题，实现对惯性仪表高阶误差项系数的测试。
【专利说明】高精度高加速度低频正弦线振动系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高精度高加速度低频正弦线振动系统。
【背景技术】
[0002]在过载高加速度试验状态下标定惯性仪表的高阶误差项系数可以提高惯性导航系统精度，是解决“天地一致性”问题的方法。目前常用的有两种方法:一种是精密离心机试验，一种是精密低频线振动试验。
[0003]离心机试验的主要问题是角速度高，会产生有害的干扰力矩将影响对陀螺仪和陀螺加速度计的测试，虽然可以通过在离心机一端加装反转平台解决，但这种设备非常复杂、误差源多、试验难度大、成本高。
[0004]低频线振动设备相对简单，试验成本低、运动是线性的、寄生转动小，可以完成通常要在离心机才能完成的标定试验，更适合惯性器件的研究阶段；在一定程度上可以弥补离心机测试的不足。但目前低频线振动试验的主要问题精度较低，因现有的振动台采用电磁振动原理实现过载高加速度，但电磁振动台的突出问题是精度不足，特别是低频段振动幅值和振动频率的精度无法满足高精度惯性仪表的测试需要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，实现高精度、高加速度低频正弦线振动，弥补离心机试验的不足，提高研究试验的灵活性，解决现有振动台低频段振动幅值和振动频率精度低、无法满足高精度惯性仪表测试需要等问题，实现对惯性仪表高阶误差项系数的测试。
[0006]本发明所采用的技术如下:一种高精度高加速度低频正弦线振动系统,包括旋转电机、曲柄盘、左、右导柱、曲柄轴、水平滑块、横梁、水平滚动导轨、左、右垂直滚动直线轴承、立柱、工作台和位置传感器，左、右导柱安装在水平基座上，左、右直线轴承分别安装左、右导柱上并能够沿导柱上下移动；横梁的两端分别与左、右垂直滚动直线轴承相连接，水平滚动导轨固联在横梁上，导轨水平滑块在水平滚动导轨上左右移动，横梁上安装立柱，工作台安装在立柱上；水平滑块与固定于曲柄盘上的曲柄轴相连接，曲柄盘中心轴与旋转电机轴刚性连接，旋转电机轴上安装有位置传感器；当曲柄盘转动时，曲柄带动导轨水平滑块运动，水平滑块又通过水平滚动导轨和垂直滚动直线轴承带动工作台沿垂直方向上下移动，使工作台的运动规律如式(I)所示:
[0007]X = Asin Θ =Asincot(I)
[0008]X-工作台面位移，A-曲柄半径，
[0009]Θ -曲柄旋转角，ω-曲柄盘旋转角速度。
[0010]本发明还具有如下技术特征:如上所述实现高精度低频线振动台的技术指标如下:有效载荷5Kg，频率:0.ΙΗζ-ΙΟΗζ，频率稳定度2X10_3，振动加速度的幅值为0.1g-1Og,幅值稳定度2X 10_3,最大工作幅值为土 10cm,畸变在5g条件下小于5X 10_3,在5g_10g条件下小于I X 10_2，共振时横向加速度小于0.1g,垂直寄生转动小于5 "，水平寄生转动小于2"。
[0011]本发明的特点和优点:
[0012]第一:低频线振动台是线性运动、寄生转动小，避免了离心机试验的诸多问题，可用于陀螺仪、摆式积分陀螺加速度计等惯性仪表的高阶非线性误差项的测试标定，并且试验相对离心机简单，有着很好的应用前景。
[0013]第二:低频线振动台正弦线振动频率是由旋转电机的角频率决定，与电磁振动台直接控制正弦振动频率不同，低频线振动台通过恒速控制电机的旋转速度，这要比控制振动频率更容易实现精密控制。
[0014]第三:低频线振动台正弦振动幅值是通过机械系统传动实现，只要机械系统精度足够高就可以实现要求的精度，与电磁振动台直接控制正弦振动幅值需要实时校正采样正弦波形上的每一点不同，控制系统是通过恒速控制电机的旋转速度再加上适当的振幅监控修正更容易保证正弦波形精度。
[0015]第四:所实现的高精度正弦振动，机械传动采用曲柄、水平滚动导轨和垂直导套的组合结构，具有创新性、精度保持性长、传动效率高、噪声低、使用维护方便等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1高精度高加速度低频正弦线振动系统结构示意图；
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]如图1所示，一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，包括旋转电机、曲柄盘
1、左、右导柱3.4、曲柄轴5、水平滑块6、横梁7、水平滚动导轨8、左、右垂直滚动直线轴承9.10、立柱11、工作台12和位置传感器，左、右导柱3.4安装在水平基座13上，左、右直线轴承9.10分别安装左、右导柱3.4上并能够沿导柱上下移动；横梁7的两端分别与左、右垂直滚动直线轴承9.10相连接，水平滚动导轨8固联在横梁7上，导轨水平滑块6在水平滚动导轨8上左右移动，横梁7上安装立柱11，工作台12安装在立柱11上；水平滑块6与固定于曲柄盘I上的曲柄轴5相连接，曲柄盘I中心轴与旋转电机轴2刚性连接，旋转电机轴2上安装有位置传感器；当曲柄盘I转动时，曲柄带动导轨水平滑块6运动，水平滑块6又通过水平滚动导轨8和垂直滚动直线轴承9.10带动工作台12沿垂直方向上下移动，使工作台12的运动规律如式(I)所示:
[0019]X = Asin Θ =Asincot(I)
[0020]X-工作台面位移，A-曲柄半径，
[0021]Θ -曲柄旋转角，ω-曲柄盘旋转角速度，
[0022]当电机带动曲柄以ω旋转时可以写为:
[0023]工作台面位移:X= Asin Θ =Asincot
[0024]工作台面位移速度-.1c = Αω cos ω?，
[0025]工作台面位移加速度I = -Jiy2Sincrf
[0026]取A = 0.03m时，加速度幅值和频率的相互关系如表I所示。
[0027]表1加速度幅值和频率的相互关系(A = 0.03m)
[0028]
【权利要求】
1.一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，包括旋转电机、曲柄盘、左、右导柱、曲柄轴、水平滑块、横梁、水平滚动导轨、左、右垂直滚动直线轴承、立柱、工作台和位置传感器，其特征在于，左、右导柱安装在水平基座上，左、右直线轴承分别安装左、右导柱上并能够沿导柱上下移动；横梁的两端分别与左、右垂直滚动直线轴承相连接，水平滚动导轨固联在横梁上，导轨水平滑块在水平滚动导轨上左右移动，横梁上安装立柱，工作台安装在立柱上；水平滑块与固定于曲柄盘上的曲柄轴相连接，曲柄盘中心轴与旋转电机轴刚性连接，旋转电机轴上安装有位置传感器；当曲柄盘转动时，曲柄带动导轨水平滑块运动，水平滑块又通过水平滚动导轨和垂直滚动直线轴承带动工作台沿垂直方向上下移动，使工作台的运动规律如式⑴所示: X = Asin Θ =Asincot(I) X-工作台面位移，A-曲柄半径， Θ -曲柄旋转角，ω-曲柄盘旋转角速度。
2.如权利要求1所述的一种高精度高加速度低频正弦线振动系统，其特征在于，本系统有效载荷5Kg，频率:0.ΙΗζ-ΙΟΗζ，频率稳定度2X10—3，振动加速度的幅值为0.1g-1OgJg值稳定度2 X 10_3,最大工作幅值为土 10cm,畸变在5g条件下小于5 X 10_3,在5g_10g条件下小于1X10_2，共振时横向加速度小于0.lg，垂直寄生转动小于5"，水平寄生转动小于2"。
【文档编号】G01C25/00GK104180820SQ201410406049
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】于志伟, 曾鸣, 刘雨, 任顺清, 苏宝库 申请人:哈尔滨工业大学