[发明专利]一种使用气体静压轴承的导电游丝弯矩测量系统

说明书

本发明公开了一种使用气体静压轴承的导电游丝弯矩测量系统，所述测量系统包括主轴电机、联轴器、回转工作台、回转轴、高台、工作台和光栅系统，其中：所述回转工作台冷装套设在回转轴上；所述回转轴通过联轴器与主轴电机连接；所述高台固定在工作台上，且高台对称布置在回转工作台两侧；所述光栅系统包括圆标尺光栅、读数头和光栅数显仪；所述圆标尺光栅绕在回转工作台的外侧表面；所述读数头固定在工作台上与圆标尺光栅配对使用；所述光栅数显仪上集成有电子细分电路，且通过电缆与读数头连接。本发明可以实现对不同结构、不同材料的导电游丝的合力矩进行测试，以便确定最小干扰力矩的游丝布置方案，通过控制上实现测量自动化。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，涉及一种导电游丝弯矩测量系统，具体涉及一种使用气体静压轴承的导电游丝弯矩测量系统。

背景技术

惯性技术是一种不受外界干扰，实现不间断敏感受控体轨迹和姿态的技术。陀螺仪和加速度计等惯性仪表是惯性系统中重要的测量敏感元件，具有高精度、大量程等优点，用于测量导弹相对于惯性空间基准方向的姿态位置角以及角速度，并根据测得的数据对导弹进行精准控制，使其命中目标或保持在正确轨道上。陀螺仪的马达陀螺在气浮轴承的支撑下高速旋转，利用高速旋转的刚体具有定轴性建立惯性基准，进动性测量角速度，利用传感器测量角运动将位置信号输出为电信号。加速度计中的摆组件借助气浮轴承定心，当敏感轴受到加速度作用时，摆组件位置发生变化，这一变化信号被输入放大器，进一步驱动力矩发生器输出反馈力矩与检测质量受到的惯性力矩平衡使其复位，加速度计的输出是流过力矩发生器与输入加速度成比例的电信号。马达陀螺和摆组件均靠气浮轴承支撑并安装在充满惰性保护气体的浮筒内，浮筒、传感器转子和力矩器转子等浮子组件装配在壳体内并完全悬浮在浮油里，浮子所需的电信号由导电游丝输入，导电游丝的一端焊在浮子上，另一端焊在壳体的接线柱上。导电游丝是信号传递的主要元件，作为可动部分和不可动部分之间的连接中介，因此导电游丝的性能和精度会直接影响惯导系统的精度。

由于导电游丝的形状比较复杂，且量级微小，对不同结构不同材料的导电游丝的刚度及其装配后产生的干扰力矩的分析与计算十分困难。现有的分析方法常采用有限单元法，而有限元分析是一种近似求解，网格划分的密度不足或有限元模型无法真实反映实际使用环境都会造成不同程度的误差。

导电游丝的装配应力是高精度微惯性仪表元件的重要误差来源。导电游丝的自由形态与装配后的形态存在差异，因此会产生弹性应力，在惯性环境中产生反作用力矩，在传递信号的同时引入误差。导电游丝自身引入的干扰力矩是不可避免也是不可忽略的。一般要求导电游丝满足导电性能前提下，刚度足够小以保证浮子绕轴自由转动。通过优化设计游丝可降低偏值误差的影响。例如选择导电性能好、弹性模量小的游丝材料；满足信号传递要求，工艺可实现的前提下增大游丝工作长度以及减小游丝截面厚度。同时，导电游丝截面形状以及游丝安装角度也会造成刚度不同。因此希望设计一种测量装置，能够便捷、精确的确定一种导电性能好、刚度小、最小干扰力矩的游丝布置方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定性好、精度高、测量方便的使用气体静压轴承的导电游丝弯矩测量系统，该测量系统利用气浮轴承无摩擦高精度的优点，更加准确的测得量级微小的由导电游丝装配应力引起的干扰力矩，可以实现对不同结构、不同材料的导电游丝的合力矩进行测试，以便确定最小干扰力矩的游丝布置方案，通过控制上实现测量自动化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种使用气体静压轴承的导电游丝弯矩测量系统，包括主轴电机、联轴器、回转工作台、回转轴、高台、工作台和光栅系统，其中：

所述主轴电机使用气体静压轴承且由伺服驱动器控制；

所述回转工作台冷装套设在回转轴上；

所述回转轴通过联轴器与主轴电机连接；

所述高台固定在工作台上，且高台对称布置在回转工作台两侧；