[發明專利]物體慣性積測量裝置與方法

無效

• 申請號: 201110375927.X
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102494845A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 畢鳳榮;邵康;張俊紅;王霞;畢曉陽
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M1/10
• 分類號: G01M1/10;G01M1/12
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.物體慣性積測量裝置，其特征在于，包括：

水平懸空放置的第一平板，第一平板的幾何外形是圓形或邊數為3N的正多邊形，N為大于或等于1的整數；

第一平板中心處有1個通孔，通孔為的幾何外形為圓形或邊數為2N的正多邊形，N為大于或等于2的整數；

與正多邊形通孔外形相似的翻板，翻板用于盛放被測物體；

位于翻板對稱的2個側面中心位置與對應的第一平板正多邊形通孔2個側面的中心位置至少1對鉸接點，所述翻板可沿鉸接點連線分別相對于第一平板進行任意角度的翻轉；

位于第一平板外緣處、等距離分布、等長度且垂直于第一平板的3根吊索；

與吊索另一端相連接的支架；

位于每根吊索上的拉力傳感器；

位于第一平板上的微小豁口；

位于豁口處的光電傳感器，靜止穩定狀態下，所述光電傳感器與支架保持固定的位置關系，當第一平板沿圓心發生微小轉動時，光電傳感器的信號發生變化；

光電信號讀取裝置，與光電信號傳感器相連。

2.根據權利要求1所述物體慣性積測量裝置，其特征在于，所述正多邊形通孔為正方形，所述翻板外形為正方形。

3.根據權利要求1所述物體慣性積測量裝置，其特征在于，所述第一平板的幾何外形是等邊三角形或正六邊形，與吊索的連接處位于頂點處。

4.在權利要求1至3任何一項所述裝置上實現物體慣性積測量方法，定義：三根繩索分別為第一繩索、第二繩索、第三繩索，其長度定義為L，其對應的拉力傳感器分別為第一拉力傳感器、第二拉力傳感器、第三拉力傳感器，在第一平板上，三根繩索與第一平板的結點分別定義為第一結點、第二結點、第三結點，第一平板中心處為坐標原點O，吊索結點距離第一平板中心的水平距離定義為R，測量地點的重力加速度定義為g，扭擺周期為T，第一平板與翻板共同的轉動慣量為I_pi；

以被測物體的質心為坐標原點O₁，垂直于翻板方向為Z軸，平行于翻板的另外兩個方向為X軸和Y軸，建立被測物體的直角坐標系；

其特征在于，步驟包括：

步驟一：調整水平支架，確保與繩索的結點處于同一水平面；調整第一平板，使其保持水平面，調整翻板至水平位置；將被測物體置于翻板上，確保被測物體的質心與第一平板的中心處于同一垂直線上；給第一平板一個微小力，使其以一個小角度扭振，所述角度大于0，且小于等于5度；通過光電傳感器讀取扭振周期T₁；此時，第一、第二、第三拉力傳感器的讀數分別為F₁₁、F₁₂、F₁₃；第一平板與翻板共同的轉動慣量為I_p1

步驟二：讓被測物體首先圍繞O₁Z軸旋轉一個角度，然后讓翻板沿圍繞鉸接點旋轉一定的角度，讓被測物體在翻版上平移，確保坐標原點O₁與第一平板的中心處于同一垂直線上，測量此時O₁X軸、O₁Y軸、O₁Z軸與垂直方向的夾角α₁、β₁、γ₁；然后給第一平板一個微小力，使其以一個小角度扭振，所述角度大于0，且小于等于5度；通過光電傳感器讀取扭振周期T₂；此時，第一、第二、第三拉力傳感器的讀數分別為F₂₁、F₂₂、F₂₃；

步驟三：翻板恢復水平狀，重復步驟二，測得至少另外四組不同的夾角α_i、β_i、γ_i，讀取扭振周期T_i，讀取第一、第二、第三拉力傳感器的讀數F_i1、F_i2、F_i3；

步驟四：依照公式IZ=(F11+F12+F13)*R2*T124π2*L-Ip1]]>計算獲得Iz，在其它旋轉角度下，首先計算獲得第一平板與翻板共同的轉動慣量I_pi，

I_i的數值計算方法如下：Ii=(Fi1+Fi2+Fi3)*R2*Ti24π2*L-Ipi]]>

然后將I₂、I₃、I₄、I₅、I₆的數值和對應的角α_i、β_i、γ_i值帶入下面等式，

Ii=cosαicosβicosγi*Ix-Ixy-Ixz-IyxIy-Iyz-Izx-IzyIz*cosαicosβicosγi]]>

在I_z已知的情況下，聯立方程求得另外五個變量值：I_x、I_y、I_xy、I_xz、I_yz；

進而，可以獲得被測物體關于質心的慣量橢球方程。