专利名称：线振动与过载组合测试方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量技术，具体说就是一种线振动与过载组合测试方法及其装置。背景技术：
惯导测试装置是惯性仪表与惯性测量系统研究中的关键设备，以离心机为主的综合环境模拟设备是一种发展较早、较快的环境与力学环境综合的模拟设备，美国在六十年代制造了以离心机为主体的复合环境模拟试验设备。这种设备的一般做法是在离心机臂的一端安装可模拟温度、高度、湿度、振动或其它环境条件的设备。设备的主要用途是模拟飞行器、导弹弹头、卫星和宇宙飞船等在发射阶段和再入阶段经受的复合环境作用，研究载人飞行器在空间飞行时复合环境对人的影响。
长期以来，对部件级的产品来说始终存在一个问题单项环境和复合环境作用后对产品的影响到底有什么差异。由于后者是产品受到的真正环境条件，因此复合环境条件下的测试对评定产品性能更为重要。研究表明，线振动与过载组合测试符合惯性仪表及系统的实际使用环境，我国在复合环境试验研究方面起步较晚，与世界先进水平有较大的差距。由于技术条件的限制，长期以来在航天领域基本采用单项环境试验或顺序组合试验来代替复合环境试验，即分别不同时地对受试产品用振动台提供单一振动环境，用离心机提供线加速度环境。
上世纪八十年代末，西南结构力学研究所对线加速度下复合环境试验进行了较为深入的研究，提出“把振动台固定在离心机臂上构成的整套设备，在实验室内对受试部件提供加速度一振动复合实验环境”，但终因技术难度太大没能成功。鲁顺在其论文“加速度表综合测试系统的研制”(上海交通大学硕士学位论文，2007年)中建立的自动测试系统只适用于角速度表的标定测试，不是综合测试；贾普照在其论文“稳态加速度模拟试验设备离心机设计”(见《航天器环境工程》，2011年，观卷第2期，页码194-20 中设计的离心机只适用于过载或线加速度的测试；李春枝，黎启胜，牛宝良在其论文“离心-振动复合下离心机结构振动测试与分析”(见《振动与冲击》，2008年，27卷增刊，页码沈5力67)中指出目前通常是将振动台系统通过连接底板安放在离心机吊篮内实现振动-离心复合试验，没有给出更好的试验方案；崔胜刚在其论文“线振动台测控问题的研究”(哈尔滨工业大学硕士学位论文，2009年)中分析了线振动台的组成、数学模型和控制方法，该装置只适用于线振动的测试；尚增温在其论文“分裂导线微风振动试验用液压振动台系统研究”(见《液压与气动》，2003年第6期，页码14-17)中研究的液压线振动台同样只适用于线振动的测试，以上都不符合组合测试的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原理简单、实现方便的线振动与过载组合测试方法及其装置。
本发明的目的是这样实现的所述的线振动与过载组合测试装置，它是由圆盘式离心机和高速旋转平台组成的，高速旋转平台安装在圆盘式离心机上，圆盘式离心机的转轴和高速旋转平台的转轴平行，圆盘式离心机的转速和高速旋转平台的转速都可以调整。
所述的线振动与过载组合测试方法包括如下几个步骤
步骤一将被测惯性仪表安装在高速旋转平台上，测试信号通过滑环传到地面监控计算机；
步骤二 给圆盘式离心机和高速旋转平台加电；
步骤三对被测惯性仪表的输入轴进行标定；
步骤四开启圆盘式离心机和高速旋转平台的控制程序，根据测试需要调整圆盘式离心机和高速旋转平台的转速；
步骤五根据测试数据分析被测惯性仪表的性能。
本发明一种线振动与过载组合测试方法及其装置，基于离心机与高速旋转平台的线振动与过载组合测试装置的机理与目前国外普遍采用的离心机加电磁振动台的组合模式有本质上的区别。它可以大大减少由于电磁振动台重量和体积大带来的技术实现难度， 在完成环境试验的同时，实现高精度测试。
图1为本发明的线振动与过载组合测试装置组成示意图2为本发明的线振动与过载组合测试装置工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1 结合图1，本发明一种线振动与过载组合测试装置，它是由圆盘式离心机和高速旋转平台组成的，高速旋转平台安装在圆盘式离心机上，圆盘式离心机的转轴和高速旋转平台的转轴平行，圆盘式离心机的转速和高速旋转平台的转速都可以调整。
本发明一种线振动与过载组合测试方法，步骤如下
步骤一将被测惯性仪表安装在高速旋转平台上，测试信号通过滑环传到地面监控计算机；
步骤二 给圆盘式离心机和高速旋转平台加电；
步骤三对被测惯性仪表的输入轴进行标定；
步骤四开启圆盘式离心机和高速旋转平台的控制程序，根据测试需要调整圆盘式离心机和高速旋转平台的转速；
步骤五根据测试数据分析被测惯性仪表的性能。
实施例2 结合图1，本发明线振动与过载组合测试方法，步骤如下
(1)将被测惯性仪表安装在高速旋转平台上，将被测惯性仪表的输入轴基准对准高速旋转平台的零位(允许误差10角秒)，安装时用一根测试信号电缆连接台面上的滑环和被测惯性仪表输出信号插座，再用另一根信号电缆连接离心机座的信号座和地面监控计算机采集卡，这样惯性仪表的信号就通过滑环传送到地面监控计算机；
(2)给圆盘式离心机和高速旋转平台加电，并将其控制到零位；
(3)通过上述步骤对被测惯性仪表的输入轴进行安装后可以使被测惯性仪表的输4入轴与高速旋转平台零位的夹角Vci = 0 ；
(4)开启圆盘式离心机和高速旋转平台的控制程序，根据测试需要输入圆盘式离心机和高速旋转平台的转速；这个过程中被测惯性仪表的输出信号和圆盘式离心机以及高速旋转平台的运动信号通过滑环输出给监控计算机，计算机记录下这些数据；
(5)将圆盘式离心机以及高速旋转平台的运动信号作为参考信号，和被测惯性仪表的输出信号进行比较，可以分析出被测惯性仪表在不同激励信号下的响应情况，从而据此可以分析被测惯性仪表的实际性能。
实施例3 结合图1、图2，本发明的工作原理是这样的
图2中，“1”为圆盘式离心机回转主轴，“2”为高速旋转平台回转轴，“1”轴与“2” 轴平行且轴之间的距离为R，召为圆盘式离心机回转主轴旋转角速度矢量，g为高速旋转平台回转轴旋转角速度矢量，规定石和g的正方向竖直向上。因为A点始终是圆盘式离心机圆盘上的点，因此A点没有科氏加速度和相对加速度，可以求得A点处相对地面基座固定坐标系的绝对加速度为^O2) = Gx(Gx及)，其大小为RQ2，其方向为O2点沿离心圆盘指向离心机旋转中心点。由于高速旋转平台相对圆盘式离心机圆盘有相对转动，转动角速度为G，则圆盘式离心机输入加速度分解到被测惯性仪表输入轴方向的加速度为
Cii — RQ2 cos(c;/ + φ0) = Acos{wt + φ0)(1)
其中，外为开始测试时被测惯性仪表输入轴的正向与向心力O2O1方向之间的初始相位角。
由此可见，当被测惯性仪表及系统安装在高速旋转平台上，可以通过控制圆盘式离心机主轴旋转角速度石值来改变过载大小，通过控制高速旋转平台旋转角速度G改变线振动频率，从而实现线振动与过载组合测试。从公式(1)式可以看出，本发明所述的线振动与过载组合测试装置同时可以实现如下测试功能过载测试功能当惯性仪表及系统安装在圆盘式离心机圆盘上或高速旋转平台台面上(不旋转)，可以作为离心机使用；测试陀螺加速度计当陀螺加速度计安装在高速旋转平台上，高速旋转平台同圆盘式离心机主轴反转，即高速旋转平台成为反转平台；线振动与过载组合测试功能当惯性仪表及系统安装在高速旋转平台上，可以通过控制圆盘式离心机主轴旋转角速度石值来改变过载大小，通过控制高速旋转平台旋转角速度改变线振动频率，从而实现线振动与过载组合测试。
本发明所述的离心机不限于圆盘式，悬臂式离心机同样适用。
权利要求
1.一种线振动与过载组合测试装置，它是由圆盘式离心机(1)和高速旋转平台(2)组成的，其特征在于高速旋转平台(2)安装在圆盘式离心机(1)上，圆盘式离心机(1)的转轴和高速旋转平台( 的转轴平行，圆盘式离心机的转速和高速旋转平台的转速都可以调離iF. ο
2.一种由权利要求1所述的线振动与过载组合测试装置实现的线振动与过载组合测试方法，其特征在于步骤如下步骤一将被测惯性仪表安装在高速旋转平台上，测试信号通过滑环传到地面监控计算机；步骤二 给圆盘式离心机和高速旋转平台加电； 步骤三对被测惯性仪表的输入轴进行标定；步骤四开启圆盘式离心机和高速旋转平台的控制程序，根据测试需要调整圆盘式离心机和高速旋转平台的转速；步骤五根据测试数据分析被测惯性仪表的性能。
全文摘要
本发明提供一种线振动与过载组合测试的装置和方法。它是由圆盘式离心机和高速旋转平台组成的，高速旋转平台安装在圆盘式离心机上，圆盘式离心机的转轴和高速旋转平台的转轴平行。测试方法包括将被测惯性仪表安装在旋转平台上，测试信号通过滑环传到地面监控计算机；给离心机和高速旋转平台加电并控制到零位；对惯性仪表的输入轴进行标定；开启控制程序，调整离心机和高速旋转平台的转速；分析惯性仪表的性能。本发明可以大大减少由于电磁振动台重量和体积大带来的技术实现难度，在完成环境试验的同时，实现高精度测试。
文档编号G01C25/00GK102506897SQ20111033791
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者伊国兴, 夏红伟, 曾庆双, 王常虹, 马广程 申请人:哈尔滨工大瑞驰高新技术有限公司