[发明专利]高精度控制力矩陀螺力矩输出的测量装置及其测量方法

摘要

本发明提供一种高精度控制力矩陀螺力矩输出的测量装置及其测量方法，装置包括双轴气浮台本体、卸荷机构、质心调节机构和三个力矩测量机构；所述的双轴气浮台本体包括主台面和辅助台面，辅助台面的下表面还安装有配重块，所述的三个力矩测量机构安装于成120°分布安装在辅助台面的上表面，质心调节机构安装于辅助台面上、下表面，卸荷机构安装于辅助台面的下表面，该方法分为调平衡阶段与测量阶段，调平衡阶段分为粗调平衡与细调平衡阶段。本发明以双轴气浮台为测量平台，用以隔离外部力矩干扰，提高测量精度，装置结构简单，易于实现。经验证该装置力矩测量精度优于0.01Nm，且测试效率高。

主权项

1.一种高精度控制力矩陀螺力矩输出的测量方法，采用一种高精度控制力矩陀螺力矩输出的测量装置，包括双轴气浮台本体、卸荷机构、质心调节机构和三个力矩测量机构；所述的双轴气浮台本体包括主台面和辅助台面，辅助台面的下表面还安装有配重块，其特征在于，所述的三个力矩测量机构成120°分布安装在辅助台面的上表面，质心调节机构安装于辅助台面上、下表面，卸荷机构安装于辅助台面的下表面，每个力矩测量机构包括钢球、力传感器、千分螺杆、横板、顶杆、预紧弹簧、滑块和滑动导轨；千分螺杆通过横板与滑块固定连接，顶杆穿过横板顶在滑块上，预紧弹簧套在顶杆上，预紧弹簧下端顶在滑块上，滑块安装在滑动导轨的滑槽内，滑块与力传感器相连接，钢球与力传感器底端相接触，千分螺杆通过力传感器将钢球顶在辅助台面上；所述卸荷机构包括三个联动推杆，三个联动推杆安装时成120°分布，每个联动推杆顶部安装压电陶瓷力传感器，三个联动推杆由同一驱动装置驱动；所述质心调节机构包括两个电子水平仪、三组电动滑台及滑台质量块，两个电子水平仪安装于辅助台面和主台面上表面的连接处，三组电动滑台及滑台质量块安装在辅助台面下表面，三组电动滑台按照正三角形分布，且三组电动滑台中心与辅助台面中心重合，其中一组电动滑台与一个电子水平仪正交安装，两个电子水平仪也正交安装；其特征在于，测量方法如下：步骤一：使双轴气浮台本体处于工作状态，将三个联动推杆同时顶起，使气浮台处于水平位置；步骤二：人工调节负载配重，利用推杆上的压电陶瓷力传感器测得数据作为反馈，调节气浮台系统质心位置，待到三个压电陶瓷力传感器测得数据相等后，开启调平衡程序，控制三个质量块快速移动，使得三个压电陶瓷力传感器测得数据相同，粗调平衡结束；步骤三：将三个联动推杆同时撤下，顶端距离辅助台面1～2mm，防止辅助台面倾覆；调平衡程序控制三个质量块低速运动，用两个电子水平仪作为反馈，进一步调节平衡使得水平度达到预定要求；步骤四：调平衡后，调节预紧弹簧使钢球顶在辅助台面上，并进行预紧调节；然后开启数据检测与处理程序，进行输出力矩测量；在记录测量中，认为气浮球轴承是一个无摩擦的球铰，测得各传感器数据，然后根据力传感器到气浮球轴承中心的距离，计算控制力矩陀螺的输出力矩及力矩波动。