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專利名稱：一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸系角加速度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，控制對(duì)象越來越復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)精度與魯棒性的要求也越來越高。在目前的伺服控制算法中可以采用融入軸系角加速度信號(hào)來有效提高控制系統(tǒng)的精度和魯棒性。但是有些控制對(duì)象的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)方式相對(duì)復(fù)雜，這就導(dǎo)致了控制對(duì)象模型的難以準(zhǔn)確建立，而在這種情況下通過對(duì)控制對(duì)象建模來得到高精度、寬響應(yīng)帶寬的角加速度信號(hào)已無法實(shí)現(xiàn)。有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度信號(hào)的獲得可以采用直接測(cè)量的方法，目前具有測(cè)量范圍靈活可調(diào)且具有高精度、寬響應(yīng)帶寬的角加速度測(cè)量裝置在國內(nèi)尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在測(cè)量精度低、響應(yīng)帶寬窄、測(cè)量范圍不可調(diào)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置包括:測(cè)量支架、第一線加速度計(jì)、第二線加速度計(jì)、第一濾波電路板、第二濾波電路板、信號(hào)處理板、第一線加速度計(jì)固定板和第二線加速度計(jì)固定板，測(cè)量支架中部設(shè)有通孔，通孔的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有旋臂；第一線加速度計(jì)固定板和第二線加速度計(jì)固定板共面設(shè)置且均與測(cè)量支架垂直，第一線加速度計(jì)固定板和第二線加速度計(jì)固定板分別 與測(cè)量支架的兩個(gè)旋臂滑動(dòng)連接；第一線加速度計(jì)和第一濾波電路板分別固定在第一線加速度計(jì)固定板的前端面和后端面上，第二線加速度計(jì)和第二濾波電路板分別固定在第二線加速度計(jì)固定板的前端面和后端面上；第一線加速度計(jì)與第一濾波電路板通過電纜連接；第二線加速度計(jì)與第二濾波電路板通過電纜連接；信號(hào)處理板通過電纜分別與第一濾波電路板和第二濾波電路板連接。上述測(cè)量支架的兩個(gè)旋臂上分別刻有刻度，精度為0.001m。上述測(cè)量裝置的測(cè)量范圍由第一線加速度計(jì)和第二線加速度計(jì)的量程以及二者之間的距離確定。上述第一線加速度計(jì)和第二線加速度計(jì)的最大量程均為19.6m/s2，精度為10_4X9.8m/s2，二者之間的距離為0.1πΓθ.2m ;測(cè)量裝置的測(cè)量范圍為11229.97。/S2 22459.95° /s2，測(cè)量精度為0.56。/s2 1.12。/s2，頻率響應(yīng)帶寬為(Tl80Hz。本發(fā)明的有益效果是:該測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測(cè)量精度高，響應(yīng)帶寬寬且測(cè)量范圍靈活可調(diào)；該裝置能夠?yàn)樗欧刂扑惴ㄌ峁┚_的軸系角加速度信號(hào)，可進(jìn)一步提聞伺服控制系統(tǒng)的精度和魯棒性。


圖1是本發(fā)明高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的右后視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置包括:測(cè)量支架1、第一線加速度計(jì)2、第二線加速度計(jì)3、第一濾波電路板5、第二濾波電路板9、信號(hào)處理板6、第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8，測(cè)量支架I中部設(shè)有通孔，通孔的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有旋臂；第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8共面設(shè)置且均與測(cè)量支架I垂直，第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8分別與測(cè)量支架I的兩個(gè)旋臂滑動(dòng)連接；第一線加速度計(jì)2和第一濾波電路板5分別固定在第一線加速度計(jì)固定板7的前端面和后端面上，第二線加速度計(jì)3和第二濾波電路板9分別固定在第二線加速度計(jì)固定板8的前端面和后端面上；第一線加速度計(jì)2與第一濾波電路板5通過電纜連接；第二線加速度計(jì)3與第二濾波電路板9通過電纜連接；信號(hào)處理板6通過電纜分別與第一濾波電路板5和第二濾波電路板9連接。測(cè)量支架I軸系對(duì)稱的兩個(gè)旋臂上分別刻有刻度，且長度可調(diào)，調(diào)節(jié)精度為0.001米。測(cè)量裝置的測(cè)量范圍由第一線加速度計(jì)2和第二線加速度計(jì)3的量程以及二者之間的距離確定。本發(fā)明采用的第一線加速度計(jì)2和第二線加速度計(jì)3的最大量程均為19.6m/s2，精度為10_4 X 9.8m/s2，其頻率響應(yīng)帶寬均為200Hz，二者之間的距離為
0.ΙπΓΟ.2m，則測(cè)量裝置的最大測(cè)量范圍為11229.97° /s2 22459.95° /s2，測(cè)量精度為
0.56° /s2 L 12。/s2，頻率響應(yīng)帶寬為(Tl80Hz。應(yīng)用本發(fā)明的測(cè)量裝置對(duì)有限轉(zhuǎn)角力矩電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸角加速度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其操作過程如下:第一步:保持有限轉(zhuǎn)角力矩電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸系4豎直向上放置，將測(cè)量支架I水平放置并將其中部的孔套在有限轉(zhuǎn)角力矩電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸系4上，通過法蘭將二者固定。第二步:分別滑動(dòng)測(cè)量支架I兩側(cè)旋臂上的第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8，使二者分別位于以有限轉(zhuǎn)角力矩電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸系4為對(duì)稱軸的對(duì)稱位置，然后分別將它們與測(cè)量支架I上對(duì)應(yīng)的旋臂固定，并將兩固定板固定位置對(duì)應(yīng)的刻度數(shù)值輸入到信號(hào)處理板6中儲(chǔ)存。通過這一過程確定本發(fā)明的角加速度測(cè)量裝置的角加速度測(cè)量分辨率與最大測(cè)量范圍。第三步:啟動(dòng)本發(fā)明的角加速度測(cè)量裝置，并使有限轉(zhuǎn)角軸系4開始轉(zhuǎn)動(dòng)，第一線加速度計(jì)2和第二線加速度計(jì)3分別測(cè)量到它們各自所在位置的線加速度信號(hào)。這兩個(gè)線加速度信號(hào)分別經(jīng)第一濾波電路板5和第二濾波電路板9濾波處理,濾除信號(hào)中的干擾雜波，所得的兩個(gè)線加速度數(shù)值信號(hào)分別送入信號(hào)處理板6中儲(chǔ)存。第四步:信號(hào)處理板6分別調(diào)取已存儲(chǔ)的兩個(gè)加速度計(jì)位置刻度數(shù)值和二者對(duì)應(yīng)的加速度計(jì)測(cè)量的線加速度數(shù)值，利用角加速度公式:角加速度=線加速度/軸半徑，分別求得第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8上對(duì)應(yīng)的角加速度數(shù)值，然后再對(duì)這兩個(gè)角加速度數(shù)值求平均值，即可得到有限轉(zhuǎn)角力矩電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸角加速度。應(yīng)用本發(fā)明的測(cè)量裝置時(shí)，第一、第二線加速度計(jì)的測(cè)量范圍、精度與所采用線加速度計(jì)的類型有關(guān)。采用不同線加速度計(jì)，得到的角加速度的測(cè)量范圍與分辨率也會(huì)不同。第一、第二線加速度計(jì)安裝位置的確定方法是:使有限轉(zhuǎn)角力矩電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸系過測(cè)量支架I通孔的圓心，則將該圓心設(shè)為測(cè)量支架I的刻度中心零點(diǎn)。設(shè)第一線加速度計(jì)2安裝旋臂為正刻度，第二線加速度計(jì)3安裝旋臂為負(fù)刻度，則在確定第一線加速度計(jì)2和第二線加速度計(jì)3的安裝位置時(shí)，應(yīng)始終保持其二者相對(duì)刻度中心零點(diǎn)左右對(duì)稱。例如:當(dāng)?shù)谝痪€加速度計(jì)2安裝于0.1m位置時(shí)，第二線加速度計(jì)3則應(yīng)安裝于-0.1m位置，通
過公式
權(quán)利要求
1.一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置，其特征在于，該裝置包括測(cè)量支架(1)、第一線加速度計(jì)(2 )、第二線加速度計(jì)(3 )、第一濾波電路板(5 )、第二濾波電路板(9 )、信號(hào)處理板(6)、第一線加速度計(jì)固定板(7)和第二線加速度計(jì)固定板(8)，測(cè)量支架(1)中部設(shè)有通孔，通孔的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有旋臂；第一線加速度計(jì)固定板(7)和第二線加速度計(jì)固定板(8)共面設(shè)置且均與測(cè)量支架(1)垂直，第一線加速度計(jì)固定板(7)和第二線加速度計(jì)固定板(8)分別與測(cè)量支架(1)的兩個(gè)旋臂滑動(dòng)連接；第一線加速度計(jì)(2)和第一濾波電路板(5)分別固定在第一線加速度計(jì)固定板(7)的前端面和后端面上，第二線加速度計(jì)(3)和第二濾波電路板(9)分別固定在第二線加速度計(jì)固定板(8)的前端面和后端面上；第一線加速度計(jì)(2)與第一濾波電路板(5)通過電纜連接；第二線加速度計(jì)(3)與第二濾波電路板(9)通過電纜連接；信號(hào)處理板(6)通過電纜分別與第一濾波電路板(5)和第二濾波電路板(9)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量支架(1)的兩個(gè)旋臂上分別刻有刻度，精度為0.001m。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置，其特征在于，所述測(cè)量裝置的測(cè)量范圍由第一線加速度計(jì)(2)和第二線加速度計(jì)(3)的量程以及二者之間的距離確定。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置，其特征在于，所述第一線加速度計(jì)(2)和第二線加速度計(jì)(3)的最大量程均為19.6m/s2，精度為10_4X9.8m/s2，二者之間的距離為0.1m-0.2m ;測(cè)量裝置的測(cè)量范圍為11229.97。/S2 22459.95° /s2，測(cè)量精度為0.56。/s2 1.12。/s2，頻率響應(yīng)帶寬為0-l80Hz。
全文摘要
一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測(cè)量裝置屬于軸系角加速度測(cè)量領(lǐng)域，該裝置包括測(cè)量支架、兩個(gè)線加速度計(jì)、兩個(gè)線加速度計(jì)安裝板、兩個(gè)濾波電路和信號(hào)處理板；該裝置利用兩個(gè)軸對(duì)稱線加速度計(jì)測(cè)量得到軸系線加速度，經(jīng)濾波后，由信號(hào)處理板處理成角加速度信號(hào)。本發(fā)明測(cè)量裝置測(cè)得的角加速度信號(hào)具有高精度、寬響應(yīng)帶寬的優(yōu)點(diǎn)，且可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)角加速度測(cè)量精度與范圍作相應(yīng)調(diào)節(jié)；該裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測(cè)量精確，為伺服控制算法提供了精確的軸系角加速度信號(hào)，可進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)精度和魯棒性。
文檔編號(hào)G01P15/00GK103197098SQ20131006622
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者孔德杰, 程志峰, 李嘉全, 蓋竹秋, 戴明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所