[发明专利]利用光纤陀螺测量转台台面与转台旋转轴角度偏差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用光纤陀螺测量转台台面与转台旋转轴角度偏差，属于光纤陀螺应用领域。

背景技术

目前的转台调平技术，针对的是转台台面与转台所在水平面之间的水平度调整。主要以光学手段测量转台台面与转台所在水平面之间的水平度，通过调整转台基座的调高机构改变整个转台的倾角，最终使得转台台面与所在水平面平行。

但是转台在使用过程中，由于所加负载的不均匀性和负载安装的不对称性，台面各处承受不同的压力，长期积累会导致转台台面的微小倾斜，此外，由于使用过程中的长期磨损，也会导致转台台面的不平整，造成转台台面一定的倾斜，即台面垂线与转台旋转轴之间不再平行，形成一定的角度偏差θ，此角度误差一般很小，小于1°。当使用传统的转台调平技术对存在此缺陷的转台进行进行水平度修正后，转台台面与水平面平行，但是台面垂线与转台旋转轴之间的角度偏差θ仍然存在，无法修正。

光纤陀螺是一种新型的角速度测量仪，具有很高的测量精度和较大的量程。当一台光纤陀螺仪安装在某一速率转台上，敏感轴朝天向，即光纤陀螺的敏感轴与转台台面垂直，此时光纤陀螺仪敏感到的角速度ω是地球自转角速度投影量和转台转动速率在其敏感轴上的投影量之和：

ω=ω_地投+ω_转·cosθ（1）

对于有缺陷的转台，θ不为零，光纤陀螺敏感角速度与理论输入存在偏差，这会对光纤陀螺的测试，特别是标定因数的测试带来误差。因此需要对转台台面垂线和转台旋转轴之间的角度偏差进行测量。而目前尚无对此角度偏差进行精确测量的方法。

压电陶瓷(PZT)作为可控制高分辨率的微位移器件已经在光学测量、精密工程、天文主动光学以及光纤对焊等方面有广泛用途，其位移分辨率可达nm级。若将底面边缘装有一长条形的高位移分辨率PZT，对应边装有等高垫块的测试部件放置于某一台面上，PZT和垫块均与与台面的X轴重合，垫块用弹性螺钉与台面固定。弹性螺钉是在普通螺钉的基础上，添加了一个具有一定厚度的橡胶垫圈，橡胶垫圈受外力作用时，产生相应形变，这样既能保证螺钉竖直方向上的固定，同时当受力变化时，也能产生相应的位移变化。逐步提高PZT的供电电压，则PZT的形变抬升了测试部件，使得测试部件在Y轴向上的倾角产生了变化，按下式计算倾角大小：

θ=sin-1(dlL·V)---(2)]]>

其中，L是X轴向PZT的中心点到垫块与台面接触线间的距离，dl是PZT形变系数，V是PZT所加载的电压值。利用PZT的高位移分辨率，以及选取较大的L，可以获得θ的高分辨率。根据上述原理，利用两块正交放置的PZT，则可实现测试部件在X轴和Y轴上的倾角调整。

发明内容

针对目前转台调平技术中，无法测量转台台面与转台旋转轴之间的角度偏差的现状，本发明的目的在于提供了一种利用光纤陀螺测量转台台面角度偏差的方法。

本发明采用的技术方案包括以下步骤：

（1）将安装有光纤陀螺的测试部件按预定安装方式装在转台台面上；

（2）按预定采集方式采集光纤陀螺转动一周的输出数据，并按照预定策略调整测试参数，采集光纤陀螺对应输出序列，由此求解X轴向角度偏差θ_X；

（3）重复步骤（2），求解Y轴向角度偏差θ_Y，由此计算转台台面垂线与转台旋转轴之间的角度偏差。

所述测试部件由光纤陀螺和直角工装两部分组成，光纤陀螺安装在直角工装内侧面，直角工装底面两边缘分别放置有正交布置的压电陶瓷，直角工装底面另外两边缘各设有与压电陶瓷等高的垫块；当两块压电陶瓷的电压均为0V时，光纤陀螺的敏感轴与两块压电陶瓷和两块垫块形成的平面平行。