[發明專利]轉臺動態指標的激光干涉檢測法及檢測系統

無效

• 申請號: 201010582004.7
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102192716A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 劉成林
• 申請（專利權）人: 陜西寶成航空儀表有限責任公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所 61106
• 代理人: 席樹文

技術領域

本發明涉及到對轉臺動態指標進行檢測所用激光干涉檢測方法及檢測系統，該技術屬于慣性技術試驗設備的檢測和校準領域，可廣泛應用于單軸、雙軸和三軸動態試驗轉臺的檢測和校準。

背景技術

試驗轉臺工作在角振動狀態時，由于其角位移—時間是一個動態變化的曲線，捕捉和測量這一變化需要高采樣率和高精度的傳感器或儀器。目前不論在國內還是在國外的慣性技術測試領域，對轉臺相關動態指標的檢測都是一個難點，因此還沒有統一的檢測標準和方法，而且各轉臺研制單位現行使用的轉臺自檢測的方法均不能滿足量值傳遞和溯源的要求。在慣性技術試驗設備中，試驗轉臺的角振動(擺動)功能是轉臺最重要的動態測試功能，因此，對角振動指標的檢測是衡量轉臺動態性能的重要依據。試驗轉臺的主要動態指標(以最常用的正弦振動為例)：峰值角加速度誤差、振動頻率誤差、振動幅度誤差、振動波形失真度、振動中心穩定性。

通常的慣性技術試驗轉臺在檢測其峰值角加速度誤差、振動幅度誤差、振動中心穩定性、最大振幅等時，都是利用轉臺自身的感應同步器(或圓光柵)做測角元件，以在單位時間所采集的角位置變化信號為依據，通過計算機對采集的數據進行分析、計算和實時處理，評價出轉臺峰值角加速度誤差、振動頻率誤差、振動幅度誤差等。該方法采樣點數見表1、采樣周期見表2。

該方法由于是采用轉臺自有的感應同步器(或圓光柵)做測角元件，因此不具有可溯源性。另外，由于目前主流轉臺的角位置精度都在±3.6″左右，如果轉臺工作在上百赫茲的振動頻率(例如：100～200Hz)，因受最大角加速度限制，此時的振動角度幅值非常小，如果轉臺的振幅誤差、角加速度誤差指標為±2％左右，此時±3.6″的角位置精度是不能滿足量值傳遞對標準器不確定度1/3(軍品要求1/4～1/10)要求的。椐了解國內、外現行轉臺動態指標的檢測方法基本都與此相似或相同。

由于傳統的轉臺自檢方法不符合量值傳遞及溯源的要求，因此，需使用被測轉臺以外能夠滿足量值傳遞要求，并且可溯源的高精度標準器對轉臺動態指標進行檢測，但被選標準儀器需具備三個最基本條件：一是要滿足在所測量程范圍內的高精度動態測角功能；二是采樣頻率必須滿足最新型動態轉臺(高頻角振動臺)高頻、寬帶的動態測試要求；三是要具備一定的數據統計和分析功能。

發明內容

本發明目的是提供一種轉臺動態指標的激光干涉檢測法及檢測系統，以解決現有轉臺相關動態指標檢測的難題。

轉臺動態指標的激光干涉檢測法，其在激光器和角度反射鏡之間的光路中放置角度干涉鏡，激光束被角度干涉鏡中的分光鏡一分為二，一部分光束直接通過干涉鏡，并從具有角度擺動的角度反射鏡的一半反射回激光器，另一條光束通過角度干涉鏡的角度分光鏡，傳到角度反射鏡的另一半，角度反射鏡使光束通過干涉鏡返回到激光器，兩條測量光束之間形成光程差；光程差的變化由激光器中的光柵計數器進行計數，再經計算機處理轉換成角度測量值或者角度誤差。

轉臺動態指標的激光干涉檢測系統，其包括提供光源的激光干涉儀，和具有角度擺動的角度反射鏡，且在激光干涉儀和角度反射鏡之間的光路中放置角度干涉鏡，激光干涉儀上連接有計算機，該計算機將測量光束之間形成光程差處理轉換成角度測量值或者角度誤差。

本發明一種用于轉臺動態指標檢測的激光干涉檢測法和檢測系統，使用主要用于檢測數控機床和三坐標測量機的激光干涉儀及干涉鏡和角度鏡，對轉臺動態性能指標進行檢測，實踐證明，該方法檢測精度高、檢測的采樣率高、完全能夠符合量值傳遞要求，并且可溯源至國家基準。本發明就是使用主要用于檢測數控機床和三坐標測量機的激光干涉儀，對轉臺動態性能指標進行檢測。

本發明有益效果：使用激光干涉法和檢測系統，檢測轉臺的動態指標，完全解決了轉臺以往使用自檢程序時存在的量值傳遞和溯源不符合要求的關鍵問題，特別是由于激光干涉儀高采樣率的特性，使得最新型的高頻角振動臺(高達100Hz～200Hz振動頻率)不能檢測的問題得到解決。

另外，激光干涉儀在動態檢測時的采樣率很高，最高達到了5KHz(XL-80干涉儀可達50KHz)，采樣點多、密集。例如：當采樣速率為5KHz，采樣時間為40.957S時，采樣點高達204788個，遠遠大于表1的要求，并且采樣率可從10Hz～5KHz分段設置，采樣時間也可設置(采樣率高時最大采樣時間縮短，反之延長)。

附圖說明

圖1為本發明原理示意圖。

圖2外圍1.5°/20Hz位移-時間測量圖。