[发明专利]物体惯性积测量装置与方法

权利要求书

1.物体惯性积测量装置，其特征在于，包括：

水平悬空放置的第一平板，第一平板的几何外形是圆形或边数为3N的正多边形，N为大于或等于1的整数；

第一平板中心处有1个通孔，通孔为的几何外形为圆形或边数为2N的正多边形，N为大于或等于2的整数；

与正多边形通孔外形相似的翻板，翻板用于盛放被测物体；

位于翻板对称的2个侧面中心位置与对应的第一平板正多边形通孔2个侧面的中心位置至少1对铰接点，所述翻板可沿铰接点连线分别相对于第一平板进行任意角度的翻转；

位于第一平板外缘处、等距离分布、等长度且垂直于第一平板的3根吊索；

与吊索另一端相连接的支架；

位于每根吊索上的拉力传感器；

位于第一平板上的微小豁口；

位于豁口处的光电传感器，静止稳定状态下，所述光电传感器与支架保持固定的位置关系，当第一平板沿圆心发生微小转动时，光电传感器的信号发生变化；

光电信号读取装置，与光电信号传感器相连。

2.根据权利要求1所述物体惯性积测量装置，其特征在于，所述正多边形通孔为正方形，所述翻板外形为正方形。

3.根据权利要求1所述物体惯性积测量装置，其特征在于，所述第一平板的几何外形是等边三角形或正六边形，与吊索的连接处位于顶点处。

4.在权利要求1至3任何一项所述装置上实现物体惯性积测量方法，定义：三根绳索分别为第一绳索、第二绳索、第三绳索，其长度定义为L，其对应的拉力传感器分别为第一拉力传感器、第二拉力传感器、第三拉力传感器，在第一平板上，三根绳索与第一平板的结点分别定义为第一结点、第二结点、第三结点，第一平板中心处为坐标原点O，吊索结点距离第一平板中心的水平距离定义为R，测量地点的重力加速度定义为g，扭摆周期为T，第一平板与翻板共同的转动惯量为I_pi；

以被测物体的质心为坐标原点O₁，垂直于翻板方向为Z轴，平行于翻板的另外两个方向为X轴和Y轴，建立被测物体的直角坐标系；

其特征在于，步骤包括：

步骤一：调整水平支架，确保与绳索的结点处于同一水平面；调整第一平板，使其保持水平面，调整翻板至水平位置；将被测物体置于翻板上，确保被测物体的质心与第一平板的中心处于同一垂直线上；给第一平板一个微小力，使其以一个小角度扭振，所述角度大于0，且小于等于5度；通过光电传感器读取扭振周期T₁；此时，第一、第二、第三拉力传感器的读数分别为F₁₁、F₁₂、F₁₃；第一平板与翻板共同的转动惯量为I_p1

步骤二：让被测物体首先围绕O₁Z轴旋转一个角度，然后让翻板沿围绕铰接点旋转一定的角度，让被测物体在翻版上平移，确保坐标原点O₁与第一平板的中心处于同一垂直线上，测量此时O₁X轴、O₁Y轴、O₁Z轴与垂直方向的夹角α₁、β₁、γ₁；然后给第一平板一个微小力，使其以一个小角度扭振，所述角度大于0，且小于等于5度；通过光电传感器读取扭振周期T₂；此时，第一、第二、第三拉力传感器的读数分别为F₂₁、F₂₂、F₂₃；

步骤三：翻板恢复水平状，重复步骤二，测得至少另外四组不同的夹角α_i、β_i、γ_i，读取扭振周期T_i，读取第一、第二、第三拉力传感器的读数F_i1、F_i2、F_i3；

步骤四：依照公式IZ=(F11+F12+F13)*R2*T124π2*L-Ip1]]>计算获得Iz，在其它旋转角度下，首先计算获得第一平板与翻板共同的转动惯量I_pi，

I_i的数值计算方法如下：Ii=(Fi1+Fi2+Fi3)*R2*Ti24π2*L-Ipi]]>

然后将I₂、I₃、I₄、I₅、I₆的数值和对应的角α_i、β_i、γ_i值带入下面等式，

Ii=cosαicosβicosγi*Ix-Ixy-Ixz-IyxIy-Iyz-Izx-IzyIz*cosαicosβicosγi]]>

在I_z已知的情况下，联立方程求得另外五个变量值：I_x、I_y、I_xy、I_xz、I_yz；

进而，可以获得被测物体关于质心的惯量椭球方程。