[發(fā)明專利]超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸偏移角速度的測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110245598.7
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102305872A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡新寧;王秋良;崔春艷;王暉;戴銀明;劉建華;高霏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

1.一種超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸偏移角速度的測量裝置，其特征在于所述的裝置包括基座(1)、方位旋轉(zhuǎn)平臺(2)、旋轉(zhuǎn)軸支架(3)、旋轉(zhuǎn)軸(4)、低溫容器(5)、制冷機(6)，防輻射屏(7)，液氦容器(8)，轉(zhuǎn)子腔(9)，超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)，x軸調(diào)節(jié)線圈(11)，y軸調(diào)節(jié)線圈(12)，懸浮線圈(13)，驅(qū)動線圈(14)和光電傳感器(15)；所述的方位旋轉(zhuǎn)平臺(2)安放在基座(1)上，所述的方位旋轉(zhuǎn)平臺(2)以地垂線為旋轉(zhuǎn)軸360度旋轉(zhuǎn)；所述的方位旋轉(zhuǎn)平臺(2)上安放旋轉(zhuǎn)軸支架(3)，在旋轉(zhuǎn)軸支架(3)上固定有旋轉(zhuǎn)軸(4)；低溫容器(5)固定在所述的旋轉(zhuǎn)軸(4)上，低溫容器(5)能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸(4)360度旋轉(zhuǎn)；制冷機(6)安裝在低溫容器(5)的上端，低溫容器(5)內(nèi)部通過拉桿固定卷筒形狀的防輻射屏(7)，在防輻射屏(7)筒內(nèi)布置液氦容器(8)，液氦容器(8)固定在制冷機(6)的二級冷頭的下端；在液氦容器(8)內(nèi)部通過拉桿固定轉(zhuǎn)子腔(9)；超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)位于轉(zhuǎn)子腔(9)內(nèi)，通過在轉(zhuǎn)子腔(9)上下端布置的懸浮線圈(13)使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)懸浮；驅(qū)動線圈(14)和隨動調(diào)節(jié)線圈布置在超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)內(nèi)孔中，驅(qū)動線圈(14)布置在超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)內(nèi)孔中心附近位置，隨動調(diào)節(jié)線圈布置在超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)內(nèi)孔中軸線方向上驅(qū)動線圈(14)的兩側(cè)，所述的隨動調(diào)節(jié)線圈包括x軸調(diào)節(jié)線圈(11)和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)，所述的x軸調(diào)節(jié)線圈(11)布置在YOZ坐標平面內(nèi)，y軸調(diào)節(jié)線圈(12)布置在XOZ坐標平面內(nèi)；通過超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)內(nèi)孔中安裝的驅(qū)動線圈(14)使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)旋轉(zhuǎn)，利用超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)頂部上方安裝的光電傳感器(15)檢測超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)的旋轉(zhuǎn)軸偏移信息，將檢測超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸偏移信息反饋給程控電源控制x軸隨動調(diào)節(jié)線圈(11)和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)通電產(chǎn)生電磁力矩，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸保持豎直，即：使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸與當?shù)厮矫娲怪薄?/p>

2.按照權(quán)利要求1所述的用于超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸偏移角速度的測量裝置，其特征在于，以超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)的球心為坐標原點建立三維坐標系，通過所述方位旋轉(zhuǎn)平臺(2)和旋轉(zhuǎn)軸(4)的轉(zhuǎn)動使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)的x、z坐標軸指向東、西、南、北方向，以及沿地垂線指向天和地；使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)的y坐標軸指向東、西、南、北方向。

3.按照權(quán)利要求1所述的用于超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸偏移角速度的測量裝置，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)軸(4)帶有鎖緊裝置(16)，當?shù)蜏厝萜?5)位置調(diào)整到所需方位后，通過鎖緊裝置(16)固定旋轉(zhuǎn)軸(4)來固定低溫容器(5)的坐標方位。

4.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的測量裝置測量超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸偏移角速度的方法，其特征在于所述的測量方法步驟如下：

1)調(diào)整方位旋轉(zhuǎn)平臺(2)和旋轉(zhuǎn)軸(4)，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)的x、y、z坐標軸分別指向地理坐標的北、西方向和沿地垂線指向天頂；當超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)高速旋轉(zhuǎn)發(fā)生旋轉(zhuǎn)軸偏移后，通過光電傳感器(15)測量超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)旋轉(zhuǎn)軸偏移角度和方向，將旋轉(zhuǎn)軸偏移信息反饋給程控電源控制隨動調(diào)節(jié)線圈，即x軸調(diào)節(jié)線圈(11)和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)的電流，在隨動調(diào)節(jié)線圈產(chǎn)生的力矩作用下，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)旋轉(zhuǎn)軸保持豎直，即：使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸與當?shù)厮矫娲怪保幻扛魌時間分別記錄x軸調(diào)節(jié)線圈(11)的電流Ix₁和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)的電流Iy₁，記錄若干次，求出x軸調(diào)節(jié)線圈(11)的電流Ix₁和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)的電流Iy₁的平均值；此時轉(zhuǎn)子在x、y軸上的偏移角速度公式為式中ω_e為地球自轉(zhuǎn)角速度，為測試裝置所在的當?shù)氐乩砭暥龋?sub>dx為超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸在x軸上的偏移角速度，ω_dy為超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸在y軸上的偏移角速度，Ky為y軸角速度調(diào)節(jié)標度系數(shù)，Kx為x軸角速度調(diào)節(jié)標度系數(shù)，D₁為與比力無關(guān)的偏移誤差系數(shù)，D₂為與比力相關(guān)的偏移誤差系數(shù)，ω_ex為地球自轉(zhuǎn)角速度在x軸上的分量，ω_ey為地球自轉(zhuǎn)角速度在y軸上的分量；

2)調(diào)整方位旋轉(zhuǎn)平臺(2)和旋轉(zhuǎn)軸(4)，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)的x、y、z坐標軸分別指向地理坐標的東、北方向和沿地垂線指向天頂；當超導(dǎo)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生偏移后，通過控制隨動調(diào)節(jié)線圈，即x軸調(diào)節(jié)線圈(11)和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)的電流，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸保持豎直，即：使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸與當?shù)厮矫娲怪保幻扛魌時間分別記錄下x軸調(diào)節(jié)線圈(11)電流Ix₂和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)電流Iy₂，記錄若干次，求出x軸調(diào)節(jié)線圈(11)的電流Ix₂和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)的電流Iy₂的平均值；此時超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸在x、y軸上的偏移角速度公式為

3)調(diào)整方位旋轉(zhuǎn)平臺(2)和旋轉(zhuǎn)軸(4)，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子(10)的x、y、z坐標軸分別指向地理坐標的西、南方向和沿地垂線指向天頂；當超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生偏移后，通過控制隨動調(diào)節(jié)線圈，即x軸調(diào)節(jié)線圈(11)和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)的電流，使超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸保持豎直，即：使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸與當?shù)厮矫娲怪保幻扛魌時間分別記錄下x軸調(diào)節(jié)線圈(11)電流Ix₃和y軸調(diào)節(jié)線圈(12)電流Iy₃，記錄若干次，求出Ix₃和Iy₃的平均值；此時超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸在x、y軸上的偏移角速度公式為

4)將步驟1)、2)、3)中的超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸在x、y軸上的偏移角速度公式聯(lián)立建立方程組，得到

5)將Ix₁和Iy₁，Ix₂和Iy₂，Ix₃和Iy₃數(shù)據(jù)代入步驟4)中的方程組，并求解方程組，解出Kx，Ky等參數(shù)后，重新設(shè)定測量方位和測量時間，記錄x軸調(diào)節(jié)線圈電流Ix和y軸調(diào)節(jié)線圈電流Iy，并通過公式計算得到超導(dǎo)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸偏移角速度。