[发明专利]角振动台台面角位置信息实时测量系统

说明书

技术领域

本发明属于惯性器件测试领域，具体涉及一种角振动台台面角位置信息实时测量系统。

背景技术

陀螺是测量载体相对于惯性空间运动角速度的一种传感器，在民用与军用领域得到广泛使用。频率特性是衡量陀螺动态特性的重要指标，通常用带宽表示。角振动台是测量陀螺动态性能的主要设备，能精确地模拟载体角运动状态，具有工作频带宽，测量精度高，稳定性好等优点。

陀螺动态特性测试过程中需要实时精确测量角振动台台面角位置信息，传统的台面角位置信息测量通过激光干涉仪完成。其主要原理是一个光学组件(角度反射镜)相对于另一个光学组件(角度干涉镜)旋转，导致两条测量光束之间的光程差发生变化，这种光程差的变化由激光系统的条纹计数器确定，并且由软件转换成角度测量值或角度误差。

参见附图1，传统利用激光干涉仪进行角振动台台面角位置信息测量的测量系统包括角振动台台面1、台体2、基座3、移动角锥反射镜4、分光镜5、固定角锥反射镜6、激光干涉仪7、数据传输电缆8和数据处理计算机9；此方案测试过程中，移动角锥反射镜4与台面1固联安装，激光干涉仪7发射的激光经过分光镜5与固定角锥反射镜6后进入移动角锥反射镜4，移动角锥反射镜4随台面1运动反射出含角运动信息的激光，再次经过分光镜5与固定角锥反射镜6，最后进入激光干涉仪7，两条测量光束之间的光程差发生变化，由激光干涉仪7中的条纹计数器确定，并由软件转换成角度测量值。此方案适用于对微小角度进行测量，一般对环境的要求极为苛刻，而且仪器结构精密，稳定性不好，元器件性能要求高，因而通常只作为一种测量基准和检测手段，很难用于现场测量。此外，激光干涉仪测量精度高，价格通常为60万～80万，需要配套各种光学组件，且光路调整繁琐，具有成本高、系统复杂的缺点，因此不适合商业化大批量的生产。

发明内容

本发明的目的在于提出一种角振动台台面角位置信息实时测量系统，解决现有技术存在的测量精度低、成本高和无法在恶劣环境中可靠使用的问题。

为实现上述目的，本发明的角振动台台面角位置信息实时测量系统包括角振动台台面、台体、基座、基准靶标、感应线圈、信号采集与处理模块、支架和数据采集计算机；

所述角振动台台面固定在所述台体上方，所述台体固定在所述基座上，所述基准靶标固定在所述角振动台台面的侧面；所述感应线圈与所述信号采集与处理模块固定在所述支架上，所述感应线圈与所述基准靶标平行，所述基准靶标的靶条与角振动台的旋转轴平行；

所述信号采集与处理模块快速采集感应线圈的感应电流，并通过标定参数实时计算出角振动台台面的角位置，所述信号采集与处理模块通过通信电缆将采集的数据传输至数据采集计算机，所述数据采集计算机通过变换程序直接计算出角振动台台面转动的角度。

所述基准靶标为可弯曲的精密齿状金属平板，包括金属齿和金属平板，所述金属齿均匀分布在所述金属平板上，金属齿的宽度与相邻两个金属齿之间的距离相等；角振动台台面的半径为R(mm)，金属齿的宽度与间隔均为d(mm)，金属板的长度为D(mm)，角度分辨率θ(°)，角度测量总范围ψ(°)之间的关系可分别表示为：

d＝θRπ/180

D＝ψRπ/180

测试过程中要求角度分辨率θ＝0.01°，角度测量总范围ψ为10°。

所述信号采集于处理模块包括微处理器MCU和电感传感器，所述电感传感器通过SPI接口与微处理器MCU进行通信，所述微处理器MCU的CAN2.0B接口通过数据传输电缆与数据采集计算机连接。

本发明的有益效果为：本发明的角振动台台面角位置信息实时测量系统通过基准靶标、感应线圈和信号采集于处理模块构成的电感传感器角位置测量系统测量角振动套台面的角位置信息，与现有技术相比，减少了一套激光干涉仪，降低了硬件成本与操作复杂性，同时又可以实时精确测量角振动台台面角位置信息，满足惯性器件动态特性测试要求。测量精度高、成本低，实现了在恶劣环境中的可靠使用。

附图说明

图1为现有技术中通过激光干涉仪测量角振动台台面角位置信息的原理示意图；

图2为本发明的角振动台台面角位置信息实时测量系统测量原理示意图；

图3为本发明的角振动台台面角位置信息实时测量系统中基准靶标外形结构示意图；

图4为本发明的角振动台台面角位置信息实时测量系统中感应线圈结构示意图；

图5为本发明的角振动台台面角位置信息实时测量系统中信号采集与处理模块电路原理示意图；