[實用新型]轉臺線繞力矩測試裝置

有效

• 申請號: 201220491204.6
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN202886036U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 田留德;趙建科;段亞軒;張周鋒;周艷;薛勛
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術領域

本實用新型屬于光學領域，涉及一種力矩測試裝置，尤其涉及一種轉臺線繞力矩測試裝置。

背景技術

線繞力矩：由于轉臺上的電源線及信號線對轉臺施加的拉力所引起的影響轉臺轉動的干擾力矩。線繞力矩不但會影響轉臺運動的精度及平穩度，嚴重時還會造成轉臺堵轉。因此，線繞力矩和摩擦力矩一樣是很重要的技術參數，選擇驅動電機及控制參數調試時都要將線繞力矩的影響考慮在內。

線繞力矩對空間轉動部件的影響：在軌運行的航天器處于空間微重力環境下，對外是一個獨立的系統，整個系統基本不受外力矩作用，系統角動量守恒。航天器上任何一個部件角動量的變化都會給整個平臺帶來擾動，輕者影響衛星平臺的姿態穩定精度，進而降低整個衛星性能，重者將給衛星姿態及軌道帶來嚴重影響，最終影響整個衛星功能及任務的完成。

下面以空間轉臺為例說明線繞力矩的影響：在正常工作模式下，電機處于加電狀態，轉臺在電機的驅動下平穩的轉動，轉臺對衛星有一定的力矩及角動量輸出但在衛星姿態穩定系統控制范圍內，不會對衛星平臺的姿態造成影響。但是，若轉臺轉到某一線繞力矩較大位置并恰好在該位置電機斷電停止工作，由于電機已經沒有力矩輸出，則轉臺就會在線繞力矩的作用下加速轉動回到線繞力矩較小或為零的位置，并穩定下來。由動量矩定理可知，線繞力矩較大時，轉臺轉動的角加速度就會較大，轉臺轉動過程中對衛星平臺輸出的力矩及角動量就較大，對衛星平臺的干擾也就較大。因此，研究轉動部件特別是空間轉動部件的線繞力矩測試方法并搭建有效的測試裝置，對線繞力矩進行精確測量，評估其影響，并采取相應的解決措施具有重要工程使用價值。

實用新型內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種結構簡單、測試精度高以及操作便利的轉臺線繞力矩測試裝置。

本實用新型的技術解決方案是：本實用新型提供了一種轉臺線繞力矩測試裝置，其特殊之處在于：所述轉臺線繞力矩測試裝置包括轉動平臺、速率陀螺儀、B碼、轉動平臺驅動單元以及數據處理計算機；所述轉動平臺與B碼分別與數據處理計算機電性相連；所述轉動平臺驅動單元驅動轉動平臺進行自傳；待測轉動部件以及所述速率陀螺儀設置在轉動平臺上并與轉動平臺同步轉動。

上述轉動平臺驅動單元包括砝碼、連接繩以及滑輪；所述連接繩的一端纏繞在轉動平臺外周，另一端穿過滑輪與懸空的砝碼連接；所述砝碼在其重力作用下通過連接繩驅動轉動平臺進行自轉。

上述待測轉動部件的轉動軸與轉動平臺的轉動軸相平行。

上述速率陀螺儀的輸入軸與待測轉動部件的轉動軸相平行。

上述轉動平臺是氣浮轉動平臺。

上述速率陀螺儀是光纖速率陀螺儀。

本實用新型的優點是：

本實用新型提供了一種轉臺線繞力矩測試裝置，該轉臺線繞力矩測試裝置包括轉動平臺（尤其采用氣浮轉動平臺）、速率陀螺儀、B碼、轉動平臺驅動單元以及數據處理計算機；其中氣浮轉動平臺是該系統的核心，利用它摩擦力矩較小的特點，模擬在軌工作的衛星平臺，和被測試的轉動部件構成一個獨立系統，在氣浮轉動平臺轉動方向上動量守恒；速率陀螺儀來測量氣浮轉動平臺轉動角速度；B碼用來提供時間信息，并和速率陀螺儀一塊完成氣浮轉動平臺轉動角加速度的測量；高精度砝碼用于對氣浮轉動平臺施加精確已知的力矩；數據處理計算機用于完成相關的數據處理。氣浮轉動平臺具有摩擦力矩小的特點，忽略氣浮轉動平臺摩擦力矩時，氣浮轉動平臺和待測轉動部件所組成的系統所受外力矩為零，系統角動量守恒。由角動量守恒定理，待測轉動部件的角動量的變化與氣浮轉動平臺角動量的變化大小相等，符號相反。因此，可以通過測試氣浮轉動平臺角動量的變化來間接測量線繞力矩作用下待測轉動部件的角動量的變化。由動量矩定理可知，由于角動量的變化率即是所受力矩，因此，可以通過對可以通過測試氣浮轉動平臺角動量隨時間的變化來間接測量待測轉動部件的線繞力矩，基于本實用新型所提供的測試裝置結構簡單、測試精度高以及便于操作。

附圖說明

圖1是本實用新型所提供的轉臺線繞力矩測試裝置的原理示意圖；

其中：

1-B碼；2-數據處理計算機；3-氣浮轉動平臺；4-速率陀螺儀；5-待測轉動部件；6-砝碼。

具體實施方式