轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)設(shè)備研究.pdf

1、轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)設(shè)備是一種計(jì)量用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試平臺(tái)，其主要作用是對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的角位置、角速率、傾角回轉(zhuǎn)誤差等主要性能測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行校準(zhǔn)和測(cè)量，從而評(píng)定轉(zhuǎn)臺(tái)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(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)已廣泛應(yīng)用于航天器飛行模擬實(shí)驗(yàn)和慣性器件的動(dòng)態(tài)特性校準(zhǔn)，其性能的好壞可能直接決定了飛行實(shí)驗(yàn)的成敗。但是現(xiàn)有的高精度轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)設(shè)備檢測(cè)效率和精確度較低，已經(jīng)漸漸無(wú)法滿(mǎn)足型號(hào)研制質(zhì)量需求。因此，基于直接測(cè)量的轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)設(shè)備研制工作的開(kāi)展，對(duì)理論研究和科研開(kāi)發(fā)

2、都將具有較大的實(shí)用價(jià)值。
　　本文采用大范圍、高頻響、高精度的數(shù)字式光柵測(cè)量原理對(duì)高精轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)進(jìn)行研究。首先對(duì)光柵測(cè)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(duì)徑讀數(shù)原理消除誤差的可行性，有效地提高了測(cè)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(duì)光柵產(chǎn)生的原始信號(hào)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(kāi)展建立了理論依據(jù)。
　　通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)各項(xiàng)測(cè)量流程進(jìn)行簡(jiǎn)化，提出了數(shù)字式光柵測(cè)量系統(tǒng)、高精度

3、角位置檢測(cè)系統(tǒng)、傾角回轉(zhuǎn)誤差及軸線垂直度檢測(cè)系統(tǒng)、徑向回轉(zhuǎn)誤差檢測(cè)系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并設(shè)計(jì)了精密工裝和輔助計(jì)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(tái)校準(zhǔn)設(shè)備的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案。搭建了一種更加貼近計(jì)量實(shí)際的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，選擇了高性能、高靈活性的FPGA設(shè)計(jì)方案，并采用了高精度時(shí)鐘、FIFO、DMA等技術(shù)，對(duì)電路模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)，利用LabVIEW軟件編寫(xiě)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將光柵、傳感器測(cè)得的模擬量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示

4、。從而實(shí)現(xiàn)精度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)在動(dòng)態(tài)的條件下對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)角速率等指標(biāo)進(jìn)行采集分析，可以根據(jù)結(jié)果對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。
　　最后針對(duì)本文提出的轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)方法與技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)構(gòu)建的轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)系統(tǒng)建立了數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了不確定度評(píng)定，驗(yàn)證了轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)系統(tǒng)的精度。實(shí)驗(yàn)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(jì)預(yù)期相比趨于一致，轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)裝置精度滿(mǎn)足目前轉(zhuǎn)臺(tái)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(shí)用價(jià)值