轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)設(shè)備研究.pdf

1、轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)設(shè)備是一種計量用標(biāo)準(zhǔn)測試平臺，其主要作用是對轉(zhuǎn)臺的角位置、角速率、傾角回轉(zhuǎn)誤差等主要性能測試項目進(jìn)行校準(zhǔn)和測量，從而評定轉(zhuǎn)臺性能提高儀器精度。目前在航空航天領(lǐng)域中，高精度慣性測試轉(zhuǎn)臺已廣泛應(yīng)用于航天器飛行模擬實驗和慣性器件的動態(tài)特性校準(zhǔn)，其性能的好壞可能直接決定了飛行實驗的成敗。但是現(xiàn)有的高精度轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)設(shè)備檢測效率和精確度較低，已經(jīng)漸漸無法滿足型號研制質(zhì)量需求。因此，基于直接測量的轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)設(shè)備研制工作的開展，對理論研究和科研開發(fā)

2、都將具有較大的實用價值。
　　本文采用大范圍、高頻響、高精度的數(shù)字式光柵測量原理對高精轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)進(jìn)行研究。首先對光柵測量系統(tǒng)分度誤差和安裝偏心誤差引起的讀數(shù)誤差進(jìn)行了分析，探索采用對徑讀數(shù)原理消除誤差的可行性，有效地提高了測量精度。再詳細(xì)討論了莫爾條紋細(xì)分和正余弦細(xì)分技術(shù)，對光柵產(chǎn)生的原始信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的重要作用，為課題的后續(xù)開展建立了理論依據(jù)。
　　通過對轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)各項測量流程進(jìn)行簡化，提出了數(shù)字式光柵測量系統(tǒng)、高精度

3、角位置檢測系統(tǒng)、傾角回轉(zhuǎn)誤差及軸線垂直度檢測系統(tǒng)、徑向回轉(zhuǎn)誤差檢測系統(tǒng)四個子系統(tǒng)設(shè)計方案，并設(shè)計了精密工裝和輔助計量裝置等部件，一起組成了轉(zhuǎn)速范圍大、高頻響情況下轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)設(shè)備的開發(fā)設(shè)計方案。搭建了一種更加貼近計量實際的校準(zhǔn)實驗臺，選擇了高性能、高靈活性的FPGA設(shè)計方案，并采用了高精度時鐘、FIFO、DMA等技術(shù)，對電路模塊進(jìn)行開發(fā)，利用LabVIEW軟件編寫數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將光柵、傳感器測得的模擬量數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器在計算機(jī)上實時顯示

4、。從而實現(xiàn)精度數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，同時在動態(tài)的條件下對轉(zhuǎn)臺角速率等指標(biāo)進(jìn)行采集分析，可以根據(jù)結(jié)果對轉(zhuǎn)臺測量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。
　　最后針對本文提出的轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)方法與技術(shù)進(jìn)行了實驗研究，對構(gòu)建的轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了不確定度評定，驗證了轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)系統(tǒng)的精度。實驗表明，使用的軟硬件細(xì)分系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)與理論設(shè)計預(yù)期相比趨于一致，轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)裝置精度滿足目前轉(zhuǎn)臺校準(zhǔn)的需求和量值傳遞要求，在科研和生產(chǎn)領(lǐng)域具有重要理論意義和實用價值