[發明專利]超導轉子旋轉軸偏移角速度的測量裝置

有效

• 申請號: 201110245598.7
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102305872A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）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）人: 中國科學院電工研究所
• 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: 關玲

技術領域

本發明涉及一種角速度測試裝置，特別涉及用于超導轉子旋轉軸偏移角速度測試裝置。

背景技術

隨著新型材料和低溫技術的不斷發展加快了超導技術的應用，超導體獨特的物理特性能有著其它材料不可比擬的應用優勢，如無阻載流能力、完全抗磁性以及量子相干效應等等。基于超導體各種特性研發的高精度超導儀器設備在能源、信息、環境探測、軌道交通、醫療診斷和科學儀器等方面有著重要的應用。具有一定角動量的轉子，其旋轉軸的偏移由外界干擾力矩決定。由于各種原因產生的干擾力矩使得轉子旋轉軸有微小的偏移，這些干擾力矩中一部分是有規律的，一部分是隨機性的，在測量時需要對數據進行數學分析，從而得出準確度較高的測量結果。測試裝置放在地球表面，受到重力加速度的影響，而除加速度外所有其它影響均可通過采取適當的措施來消除。要使裝置具有指向功能，必須對轉子旋轉軸偏移的角速度進行評估，偏移角速度的大小是衡量裝置精度的重要指標，因此對它的測量也非常關鍵，測量精度直接影響著系統的精度和性能優劣。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，實現超導轉子旋轉軸偏移角速度的測量，本發明提出了一種超導轉子旋轉軸偏移角速度的測量裝置。本發明裝置具有結構簡便、測量精度高、成本低等特點。

本發明測量裝置包括基座、方位旋轉平臺、旋轉軸支架、旋轉軸、低溫容器、制冷機、防輻射屏、液氦容器、轉子腔、超導轉子、懸浮線圈、驅動線圈、光電傳感器和隨動調節線圈。

所述的方位旋轉平臺安放在基座上，方位旋轉平臺以地垂線為旋轉軸360度旋轉。方位旋轉平臺上安放旋轉軸支架，在旋轉軸支架上固定一個旋轉軸，低溫容器固定在旋轉軸上，低溫容器可在旋轉軸上圍繞旋轉軸360度旋轉。

所述的制冷機安裝在低溫容器的上端，低溫容器內部通過拉桿固定卷筒形狀的防輻射屏，在防輻射屏筒內布置液氦容器，液氦容器通過螺釘固定在制冷機的二級冷頭下端。在液氦容器內部通過拉桿固定轉子腔。超導轉子位于轉子腔內，轉子腔上下端布置有懸浮線圈，通過所述的的懸浮線圈使超導轉子懸浮。驅動線圈和隨動調節線圈包括x軸調節線圈和y軸調節線圈布置在超導轉子內孔中，驅動線圈布置在超導轉子內孔中心附近位置，隨動調節線圈布置在超導轉子內孔中軸線方向上驅動線圈的兩側，隨動調節線圈，x軸調節線圈布置在YOZ坐標平面內，y軸調節線圈布置在XOZ坐標平面內，通過驅動線圈使超導轉子旋轉，利用轉子頂部上方安裝的光電傳感器檢測超導轉子旋轉軸偏移信息，并將檢測超導轉子旋轉軸偏移信息信號反饋給程控電源，通過程控電源控制隨動調節線圈包括x軸調節線圈和y軸調節線圈通電產生電磁力矩，使轉子旋轉軸保持豎直，即：使轉子旋轉軸與當地水平面垂直。

所述的隨動調節線圈包括x軸調節線圈和y軸調節線圈。x軸調節線圈用來矯正超導轉子在x軸方向的偏移，y軸調節線圈用來矯正超導轉子在y軸方向的偏移。

所述的超導轉子的球心為坐標原點建立三維坐標系，所述方位旋轉平臺和旋轉軸通過不同的轉動，可使超導轉子的x、z坐標軸指向東、西、南、北方向以及沿地垂線指向天及地；可使超導轉子的y坐標軸指向東、西、南、北方向。

所述的旋轉軸帶有鎖緊裝置，鎖緊裝置套在旋轉軸的兩端，當所述的低溫容器位置調整到所需方位后，可通過鎖緊裝置固定旋轉軸來固定低溫容器的坐標方位。

本發明測量超導轉子旋轉軸偏移角速度的方法是：

1、首先，建立超導轉子旋轉軸偏移角速度ω_d測試數學模型為：