[發(fā)明專利]高精度撓性接頭剛度測(cè)試方法及測(cè)試儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210527839.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN103868681A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎原;高國(guó)棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安航天精密機(jī)電研究所
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種撓性陀螺關(guān)鍵部件－撓性接頭的專用測(cè)試方法及測(cè)試設(shè)備。

背景技術(shù)

撓性陀螺的撓性接頭的角位移剛度K是非常重要的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，測(cè)試方法已經(jīng)歷了兩代的發(fā)展。第一代是用砝碼法，顧名思義，加砝碼使撓頭產(chǎn)生形變（用人眼借助尺子觀察形變量），利用胡克定律測(cè)量出剛度值；第二代是計(jì)數(shù)法（利用通用計(jì)數(shù)器多次測(cè)量得到擺動(dòng)周期，用計(jì)算器套公式算出剛度值），從測(cè)量精度上，第二代已經(jīng)比第一代有了質(zhì)的飛躍；通過多次擺動(dòng)利用通用計(jì)數(shù)器測(cè)量出計(jì)數(shù)值，手抄取出平均值后套公式用計(jì)算器算出結(jié)果。該方法需要多次擺動(dòng)，導(dǎo)致測(cè)試周期長(zhǎng)、一致性差，而且人為抄、報(bào)、算數(shù)據(jù)等過程可能帶來的失誤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種高精度撓性接頭剛度測(cè)試方法及測(cè)試儀，其解決了現(xiàn)有手工砝碼法測(cè)試撓性接頭剛度時(shí)測(cè)試周期長(zhǎng)、一致性差、容易帶來人為失誤的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種高精度撓性接頭剛度測(cè)試方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1】撓頭一端固定，另一端朝下且設(shè)置有撓頭擺桿，

2】撓頭擺桿微幅擺動(dòng)，激光信號(hào)被撓頭擺桿往返遮擋，光敏管接收激光信號(hào)并生成相應(yīng)的電壓信號(hào)；

3】取撓頭擺桿停止擺動(dòng)前的最后5個(gè)電壓信號(hào)的周期作為測(cè)量擺動(dòng)周期T1；

4】用該5個(gè)測(cè)量擺動(dòng)周期T1的平均值作為計(jì)算擺動(dòng)周期T，

5】根據(jù)下式計(jì)算剛性系數(shù)K：

K＝4π²A/T²-B

式中：A-擺動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量常數(shù)；

B-與工裝擺桿質(zhì)量、長(zhǎng)度有關(guān)的常數(shù)；

T-撓性接頭的計(jì)算擺動(dòng)周期T。

取撓頭擺桿停止擺動(dòng)前的最后5個(gè)電壓信號(hào)的周期的具體步驟如下：

3.1】在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中開辟5個(gè)單元的存儲(chǔ)空間；

3.2】測(cè)量得到12組相互偏差在10％以內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)，去掉12組數(shù)中的最大值和最小值，將剩余的10組采樣數(shù)據(jù)取平均值，放入第一單元中；

3.3】繼續(xù)采樣，將采集到的新數(shù)與第一單元的平均值進(jìn)行比較，若偏差在10％范圍以內(nèi)，將新采集到的數(shù)據(jù)存入第二單元中，若超出10％，則舍棄不要；

3.4】繼續(xù)采樣，將采集到的新數(shù)與前兩個(gè)單元的平均值進(jìn)行比較，若偏差在10％范圍以內(nèi)，將新采集到的數(shù)據(jù)存入第三單元中，若超出10％，則舍棄不要；

3.5】依次類推，直至5個(gè)單元均存儲(chǔ)有數(shù)據(jù)；

3.6】下一個(gè)采集到的新數(shù)與前面五個(gè)單元的平均值比較，若超出10％被舍棄，若在10％以內(nèi)，則將第二單元的數(shù)據(jù)覆蓋第一單元，第三單元的數(shù)據(jù)覆蓋第二單元，第四單元的數(shù)據(jù)覆蓋第三單元，第五單元的數(shù)據(jù)覆蓋第四單元，將新數(shù)存入并覆蓋到第五單元；

3.7】依次類推，直到在限定的時(shí)間內(nèi)都沒有得到新的有效數(shù)據(jù)，則取5個(gè)單元中的數(shù)據(jù)作為撓頭擺桿停止擺動(dòng)前的最后5個(gè)電壓信號(hào)的周期。

一種高精度撓性接頭剛度測(cè)試儀，包括撓頭工裝夾具，

其特殊之處在于：

還包括光測(cè)量裝置、信號(hào)處理單元和輸出單元；

所述光測(cè)量裝置包括激光器高壓電源、激光器、光敏管，所述激光器發(fā)射的激光束正對(duì)光敏管，所述撓性接頭一端固定在撓頭工裝夾具上，其另一端朝下且固定有撓頭擺桿，所述撓頭擺桿位于激光器的光路上；

所述信號(hào)處理單元包括用于接收光敏管輸出信號(hào)的信號(hào)放大電路和信號(hào)整形電路、用于對(duì)光敏管輸出信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的定時(shí)計(jì)數(shù)器、用于定時(shí)計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)進(jìn)行處理的處理單元，所述處理單元的輸出數(shù)據(jù)送入輸出單元輸出。

所述輸出單元包括顯示單元和打印單元。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1、精確：通過單片機(jī)智能用微擺法實(shí)現(xiàn)了零度擺角的頻率測(cè)量，專項(xiàng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：一致性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于舊方法多次測(cè)量結(jié)果。

2、快速高效：一次微擺就岀結(jié)果，與過去繁瑣的測(cè)試過程相比，測(cè)試時(shí)間大為縮短，測(cè)試、調(diào)試撓性接頭的效率明顯提高，測(cè)試效率提高了10倍以上。

3、可靠：免去了人為抄、報(bào)、算數(shù)據(jù)等過程可能帶來的失誤。

4、本發(fā)明由于利用單片機(jī)智能實(shí)現(xiàn)了“零度測(cè)量”，故測(cè)試一致性好，測(cè)量一次即出結(jié)果，且由于采用了單片機(jī)浮點(diǎn)運(yùn)算，省去了抄報(bào)、計(jì)算等人為環(huán)節(jié)，單片機(jī)可以直接顯示和打印出撓頭剛度K值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明測(cè)試原理示意圖；

圖2是本發(fā)明測(cè)試方法中滑動(dòng)濾波的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明工作原理：