基于LabVIEW的加速度计离心试验动态半径测量方法

　　0　引言

　　作为标准设备,精密离心机的输出精度和工作稳定性是决定加速度计校准精度的首要因素。在加速度计检定过程中,随着离心机转速的提高,安装加速度计的夹具将相对于旋转轴心产生较大的形变,从而影响加速度计的检定精度[1-3]。在无法消除夹具形变的情况下,准确测出形变并给予修正是提高检定精度的一种可行的方法。

　　半径的动态变化量是指离心机工作时在输出加速度载荷及温度等的作用下离心机发生变形(主要是转台/转臂拉伸变形)而引起的工作半径的动态变化。该量随加速度量值的变化而变化,必须实时测量并进行补偿。从工程实践角度出发,同时对动态半径和动态俯仰失准角进行测量补偿是可行的,而且可以减小测量补偿系统的复杂度和总体积,降低经费需求。

　　航天总公司的杨巨宝[4]提出了使用长石英杆组件测量动态半径的方法,但此方法在实现过程中有很繁杂的调整过程,且精度有限。哈尔滨工业大学的陈希军[5]使用电容传感器作为动态半径的测量手段,同样面临着调整困难的问题,同时还有电容传感器特有的易受环境影响的问题。为了提高测量效率和精度,我们研制了新型的动态半径测量系统。

　　1　测量方法

　　1·1　测量方案选择

　　根据测量目标的特点和使用环境,有三种可选用的测量方案:激光干涉法、电容测微仪法和激光三角法。激光干涉法的优点是精度高,但装置结构复杂,而且用于测量旋转的物体没有先例,此方案的风险较大,并且费用较高。电容测微仪的优点是测量精度高,频响快,问题是目前的电容测微仪稳定性较差,有较大的漂移,并且电容测微仪的量程很小,安装调整比较麻烦,因此此方案并不是一个最好的解决方案。激光三角测距法是比较成熟的测距方法,它的优点是非接触测量,对安装精度没有特殊要求,而且市场上有成熟的传感器供选用,缺点是测量精度较前两种方法略低。根据经验,离心机高速旋转引起的加速度计夹具的变形最高可达150μm,高精度的激光三角法传感器测量精度可以达到1μm,测量范围为2 mm,完全可以达到目前对动态半径测量精度的要求。综合分析,选用激光三角法测量传感器动态半径。为降低成本,激光三角法位移测量装置可以沿固定立柱上下移动,从而用一个测量仪实现对A, B两点的位移测量。测量过程如图1。先分别测A, B两点零转速下到位移测量装置的距离。对于确定转速ω,分别测A, B两点的横向位移,设为dA, dB。A, B两点的纵向位移为L, A点到加速度计安装孔轴线的距离为l,设加速度计等效敏感质心横向位移即动态半径变化量位d=EF,动态俯仰失准角α=∠EAF。则由三角关系: