本發(fā)明屬于慣性器件測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)臺(tái)作為慣性器件測(cè)試設(shè)備，搖擺功能的實(shí)現(xiàn)及搖擺頻率相對(duì)誤差和歸零誤差的判定對(duì)慣性器件的性能起到越來(lái)越重要的作用。隨著慣性器件技術(shù)指標(biāo)不斷提高，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)搖擺頻率及搖擺歸零的指標(biāo)判定也提出更高的要求。

目前，轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺功能主要關(guān)注于加速度指標(biāo)，通過(guò)最高搖擺頻率和加速度指標(biāo)的限定，可計(jì)算出對(duì)應(yīng)搖擺頻率的最大運(yùn)動(dòng)幅值。在轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行搖擺的過(guò)程中，對(duì)指標(biāo)的判定多體現(xiàn)在“雙十”、“雙五”、“雙三”等技術(shù)要求上。而在搖擺頻率以及搖擺歸零的檢測(cè)方面，缺少有效的方法和檢測(cè)裝置。但隨著慣性器件搖擺功能要求的不斷提高，對(duì)搖擺頻率和搖擺歸零指標(biāo)的判定也有越來(lái)越明晰的要求，亟需一種準(zhǔn)確可靠的搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差檢測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提出一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置及方法，通過(guò)非接觸式測(cè)量實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型轉(zhuǎn)臺(tái)的搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：

一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置，包括磁鋼、霍爾傳 感器及處理電路、數(shù)字水平儀、光電自準(zhǔn)直儀和轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀：磁鋼固定安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)被測(cè)旋轉(zhuǎn)框或側(cè)端面，旋轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)地基上；轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，每當(dāng)磁鋼與霍爾傳感器感應(yīng)面相對(duì)時(shí)，即產(chǎn)生一個(gè)TTL電平感應(yīng)信號(hào)，轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀采集TTL電平感應(yīng)信號(hào)，并對(duì)相鄰的TTL電平感應(yīng)信號(hào)周期時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，得到轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差；數(shù)字水平儀放置在轉(zhuǎn)臺(tái)被測(cè)框基準(zhǔn)面上，光電自準(zhǔn)直儀照準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺(tái)上的引北反光鏡中心，數(shù)字水平儀及光電自準(zhǔn)直儀對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺試驗(yàn)前后的狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試及數(shù)據(jù)處理后得到搖擺歸零誤差。

作為優(yōu)選方案：所述磁鋼與所述霍爾傳感器感應(yīng)面相對(duì)時(shí)，二者距離3～5mm。

利用上述轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差

將磁鋼固定安裝于轉(zhuǎn)臺(tái)被測(cè)框上端面邊緣處，啟動(dòng)搖擺臺(tái)，在霍爾傳感器觸發(fā)的前提下，使霍爾傳感器位于擺幅的頂端，待讀數(shù)穩(wěn)定后，開(kāi)始測(cè)試；

給定轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率和搖擺幅值，控制轉(zhuǎn)臺(tái)被測(cè)框以該給定的搖擺頻率和搖擺幅值進(jìn)行搖擺運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀自動(dòng)采集TTL電平感應(yīng)信號(hào)，讀取M1個(gè)連續(xù)的TTL電平感應(yīng)信號(hào)周期值t₁、t₂、…、t_M1，將周期值取倒數(shù)后進(jìn)而得到相應(yīng)的頻率值f₁、f₂、…、f_M1；

依據(jù)式(1)計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)頻率平均值，依據(jù)式(2)計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)頻率誤差：

式中：

為轉(zhuǎn)臺(tái)頻率平均值；

f_i為給定頻率下第i次測(cè)試得到的頻率值，i＝1、2、…、M1；

ξ為轉(zhuǎn)臺(tái)頻率誤差；

f為給定頻率的名義值；

步驟2計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺歸零誤差

轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀讀取數(shù)字水平儀的數(shù)顯數(shù)據(jù)作為內(nèi)框的初始零位值N₀，讀取光電自準(zhǔn)直儀俯仰方向的數(shù)顯數(shù)據(jù)作為中框的初始零位值Z₀，讀取光電自準(zhǔn)直儀方位方向的數(shù)顯數(shù)據(jù)作為外框的初始零位值W₀；

拔下三個(gè)框架的轉(zhuǎn)臺(tái)定位插銷，閉合控制系統(tǒng)，在給定搖擺頻率、給定搖擺幅值三框聯(lián)動(dòng)的條件下，轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺M2次，每次搖擺時(shí)間為T(mén)，搖擺運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，插上三個(gè)框架的定位插銷，轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀讀取數(shù)據(jù)；

依據(jù)式(3)計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺歸零誤差：

式中：

n_j為第j次內(nèi)框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果，j＝1、2、…、M2；

z_j為第j次中框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果，j＝1、2、…、M2；

w_j為第j次外框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果，j＝1、2、…、M2；

N_j為第j次數(shù)字水平儀數(shù)顯的實(shí)際值，j＝1、2、…、M2；

Z_j為第j次光電自準(zhǔn)直儀俯仰方向數(shù)顯的實(shí)際值，j＝1、2、…、M2；

W_j為第j次光電自準(zhǔn)直儀方位方向數(shù)顯的實(shí)際值，j＝1、2、…、M2；

內(nèi)框搖擺歸零誤差取(n_j)max，即M2次內(nèi)框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果的最大值；中框搖擺歸零誤差取(z_j)max，即M2次中框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果的最大值；外框搖擺歸零誤差取(w_j)max，即M2次外框搖擺歸零誤 差的測(cè)試結(jié)果的最大值。

步驟1中，所述被測(cè)框?yàn)檗D(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)框、中框或外框。

作為優(yōu)選方案：步驟1中，給定的轉(zhuǎn)臺(tái)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(yōu)選方案：步驟2中，M2＝3，T＝10min。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置及方法，通過(guò)檢測(cè)裝置與轉(zhuǎn)臺(tái)的非接觸式測(cè)量，通過(guò)傳感器及信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型轉(zhuǎn)臺(tái)的搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差檢測(cè)；

(2)發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置及方法，設(shè)計(jì)原理明確，執(zhí)行機(jī)構(gòu)清晰，具有即裝即用、適用性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、方便快捷的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置構(gòu)成示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置及方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)裝置包括磁鋼、霍爾傳感器及處理電路、數(shù)字水平儀、光電自準(zhǔn)直儀和轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀：磁鋼固定安裝于被測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)框架或側(cè)端面，保證旋轉(zhuǎn)過(guò)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(dòng)地基上；轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，每當(dāng)磁鋼與霍爾傳感器感應(yīng)面相對(duì)時(shí)，即產(chǎn)生一個(gè)TTL電平感應(yīng)信號(hào)，轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀采集TTL電平感應(yīng)信號(hào)，并對(duì)相鄰的TTL電平感應(yīng)信號(hào)周期時(shí)間進(jìn)行 計(jì)算，得到轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差；數(shù)字水平儀放置在轉(zhuǎn)臺(tái)被測(cè)框基準(zhǔn)面上，光電自準(zhǔn)直儀照準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺(tái)上的引北反光鏡中心，數(shù)字水平儀及光電自準(zhǔn)直儀對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺試驗(yàn)前后的狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試及數(shù)據(jù)處理后得到搖擺歸零誤差。

本實(shí)施例中，所述磁鋼與所述霍爾傳感器感應(yīng)面相對(duì)時(shí)，二者距離3～5mm，在此范圍內(nèi)感應(yīng)到的信號(hào)最穩(wěn)定。

本發(fā)明的一種轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差與搖擺歸零誤差的檢測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟1計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率誤差

將磁鋼吸附或膠結(jié)在被測(cè)框框架上端面邊緣處，閉合三軸搖擺轉(zhuǎn)臺(tái)電控系統(tǒng)，啟動(dòng)搖擺臺(tái)，調(diào)整霍爾傳感器位置。在傳感器觸發(fā)的前提下，使霍爾傳感器位于擺幅的頂端，待讀數(shù)穩(wěn)定后，即可開(kāi)始測(cè)試。

所述被測(cè)框可以為轉(zhuǎn)臺(tái)的內(nèi)框、中框或外框。

給定轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率和搖擺幅值，控制轉(zhuǎn)臺(tái)被測(cè)框以該給定的搖擺頻率和搖擺幅值進(jìn)行搖擺運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀自動(dòng)采集TTL電平感應(yīng)信號(hào)，讀取M1個(gè)連續(xù)的TTL電平感應(yīng)信號(hào)周期值t₁、t₂、…、t_M1，將周期值取倒數(shù)后進(jìn)而得到相應(yīng)的頻率值f₁、f₂、…、f_M1。

給定的轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺頻率、給定的轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺幅值、以及M1的取值根據(jù)實(shí)際需要具體設(shè)定。本實(shí)施例中，給定的轉(zhuǎn)臺(tái)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(jù)式(1)計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)頻率平均值，依據(jù)式(2)計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)頻率誤差：

式中：

為轉(zhuǎn)臺(tái)頻率平均值；

f_i為給定頻率下第i次測(cè)試得到的頻率值，i＝1、2、…、M1；

ξ為轉(zhuǎn)臺(tái)頻率誤差；

f為給定頻率的名義值。

步驟2計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺歸零誤差

便攜式轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀讀取數(shù)字水平儀的數(shù)顯數(shù)據(jù)作為內(nèi)框的初始零位值N₀，讀取光電自準(zhǔn)直儀俯仰方向的數(shù)顯數(shù)據(jù)作為中框的初始零位值Z₀，讀取光電自準(zhǔn)直儀方位方向的數(shù)顯數(shù)據(jù)作為外框的初始零位值W₀。

拔下三個(gè)框架的轉(zhuǎn)臺(tái)定位插銷，閉合控制系統(tǒng)，在給定搖擺頻率、給定搖擺幅值三框聯(lián)動(dòng)的條件下，轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺M2次，每次搖擺時(shí)間為T(mén)，搖擺運(yùn)動(dòng)結(jié)束后，插上三個(gè)框架的定位插銷，轉(zhuǎn)臺(tái)檢定儀讀取數(shù)據(jù)。

本實(shí)施例中，M2＝3，T＝10min。

依據(jù)式(3)計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)搖擺歸零誤差：

式中：

n_j為第j次內(nèi)框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果，j＝1、2、…、M2；

z_j為第j次中框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果，j＝1、2、…、M2；

w_j為第j次外框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果，j＝1、2、…、M2；

N_j為第j次數(shù)字水平儀數(shù)顯的實(shí)際值，j＝1、2、…、M2；

Z_j為第j次光電自準(zhǔn)直儀俯仰方向數(shù)顯的實(shí)際值，j＝1、2、…、M2；

W_j為第j次光電自準(zhǔn)直儀方位方向數(shù)顯的實(shí)際值，j＝1、2、…、M2。

內(nèi)框搖擺歸零誤差取(n_j)max，即M2次內(nèi)框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果 的最大值；中框搖擺歸零誤差取(z_j)max，即M2次中框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果的最大值；外框搖擺歸零誤差取(w_j)max，即M2次外框搖擺歸零誤差的測(cè)試結(jié)果的最大值。