一种舵偏角测试仪制造技术

本发明专利技术提供了一种舵偏角测试仪，包括陀螺仪、夹具、通讯线缆和工控机，所述的陀螺仪通过夹具固定在待测舵面上，陀螺仪的输出通过通讯线缆传输至工控机，由工控机显示和记录舵偏角数据。本发明专利技术的生产成本低，通用性强，使用维护方便，除可以测量舵偏角外，还具备实时测量舵面偏转角加速度等功能，为产品的舵面测试提供更多的数据。

【技术实现步骤摘要】
一种舵偏角测试仪
本专利技术属于试验与测试

技术介绍
飞行器在进行测试时需要测量其舵面实际偏转角度(简称舵偏角)与理论舵偏角之间的误差，以验证其舵偏角精度，为提高飞行器的飞行控制精度提供依据。目前舵偏角仪测试通常采用机械式或者光栅尺式的形式。机械式舵偏角测试仪采用机械游标卡尺的工作原理，主要由安装座、主尺、游标尺和夹具等组成，主尺为圆弧形，其半径与游标尺的回转半径相等，主尺和游标尺上均有角度刻度线。使用时主尺固定在安装座上，游标尺通过夹具固定在舵面上，另一侧贴合在主尺上，当舵面转动时，带动游标尺在主尺上滑动，采用游标卡尺的读数方法即可读出舵面转角。机械式舵偏角测试仪具有结构可靠、维护方便的特点，但需要人工读数，工作效率较低，在动态条件下无法使用。机械式舵偏角测试仪主尺半径与被测产品的尺寸相关，不具备通用性，且对各结构件加工精度要求高，生产成本较高。光栅尺式舵偏角测试仪的结构形式与机械式舵偏角测试仪相似，采用数显游标卡尺的工作原理，可以实时显示和输出舵面转角数据，并在工控机中显示和记录，避免人工读数，并且进行静态和动态测试，工作效率较高，但一般情况下光栅尺尺寸较大，小批量生产成本高，精度不易控制，使用维护不如机械式方便，也不具备通用性。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种舵偏角测试仪，通用性强，使用维护方便。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种舵偏角测试仪，包括陀螺仪、夹具、通讯线缆和工控机，所述的陀螺仪通过夹具固定在待测舵面上，陀螺仪的输出通过通讯线缆传输至工控机，由工控机显示和记录舵偏角数据。所述的陀螺仪采用硅微机械振动陀螺仪。所述的夹具包括U形支架、2块压板、4个连接螺钉和4个压紧螺钉，2块压板分别通过2个连接螺钉连接在U形支架两端的内侧，U形支架两端分别开有2个螺纹孔，4个压紧螺钉穿过螺纹孔顶紧压板，通过拧动4个压紧螺钉将压板压紧在待测舵面上；所述的陀螺仪安装在U形支架中部。所述的U形支架和压板采用铝合金制备，在U形支架安装压紧螺钉的部位增加钢套。本专利技术采用4个夹具和4个陀螺仪同时测量4个待测舵面，工控机同时显示和记录4路舵偏角数据。本专利技术的有益效果是：(1)成本低。经初步测算，本专利技术的生产成本仅为光栅尺式舵偏角测试仪的40～50％，且具备通用性，适用于不同类型的产品，大幅降低使用成本。(2)使用维护方便。机械式和光栅尺式舵偏角测试仪都需要有尺寸较大、精度较高的主尺和游标尺，日常使用和维护不便，本专利技术去掉了这些结构件，提高了使用和维护的便利性。(3)功能多。本专利技术除可以测量舵偏角外，还具备实时测量舵面偏转角加速度等功能，为产品的舵面测试提供更多的数据。附图说明图1是舵偏角测试仪功能组成框图。图2是舵偏角测试仪结构组成示意图。图3是舵偏角测试仪实施实例示意图。图中，1-陀螺仪，2-U形支架，3连接螺钉，4-压紧螺钉，5-压板，6-通讯电缆，7-工控机，8-舵面。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术利用陀螺仪测量舵偏角。舵偏角测试仪按功能区分主要由数据采集处理模块和工控机等组成，功能框图见图1，从结构组成区分主要由陀螺仪、夹具、通讯线缆和工控机等组成，见图2。按功能和结构组成分别对它们的关系和作用进行说明。从功能组成上，本专利技术拟选用硅微机械振动陀螺仪，其克服了以往转子陀螺在应用中的局限性，具有全固态结构、可靠性高、抗冲击、体积小、重量轻、成本低等特点。该陀螺主体结构包括四个部分：微机械结构部分、驱动部分、微弱信号检测部分及反馈控制部分。其中外框架检测板通过一对挠性轴与中间驱动轮相连。工作时，外框架和轮在静电力矩的作用下，沿两轴做水平角振动，形成陀螺仪的驱动模态。此时，当沿X轴有角速度输入时，外框架在哥氏力矩的作用下，沿X轴做角振动，这就是系统的敏感模态。在结构参数一定的情况下，其振动幅度与X方向的输入角速度成正比。外框架的角振动引起框架极板下面的敏感电容的变化，通过检测敏感电容的变化量，可以得到输入角速度值。从工作原理上讲，硅微机械振动陀螺仪跟经典陀螺仪一样，即当绕驱动轴作高颇振动的微陀螺仪敏感角速度时，其检测质量内各质点的哥氏加速度会对输出轴形成哥氏惯性力矩，从而产生输出信号。其本质是各质点敏感角速度产生哥氏加速度。哥氏加速度的表达式为：aK＝2ΩVr…………………………………………(1)式中，aK为各质点敏感角速度产生哥氏加速度，Ω为被测量的角速度，Vr为质点自身驱动运动的切向速度。当检测质量以频率fd作驱动振动，即X＝Xasin(2πfdt)时，Vr＝2πfdXacos(2πfdt)…………………………………(2)在一次完整的测量过程中，系流工作经历以下四个状态：待触发、数据采集、存储、数据保持以及数据读出和处理。测量前，系统处于待触发状态，此时内部供电电源只给触发控制电路供电，输出电流仅为几μA，可满足长时间待触发。当舵面转动时，触发信号到来且达到触发电平时电路启动，对输入信号进行采集，同时把所采信号的量化值存入RAM中。当RAM记录满时，系统在逻辑电路控制下停止采集并切断大部分电路电源而进入低功耗数据保持状态。测量结束后回收测量装置，通过工控机接口把数据从测量装置读入到工控机进行处理，参考陀螺零偏稳定性、零偏重复性、标度因数、温度补偿等参数，通过数学解算求出舵姿态。数据分析结果可以通过工控机实时显示和记录。从结构组成上，夹具主要由U形支架、2个压板、4个连接螺钉和4个压紧螺钉组成，压板通过4个连接螺钉连接在U形支架上，4个压紧螺钉安装在U形支架上。夹具装夹时通过拧动4个压紧螺钉将压板压在舵面上并拧紧，保证夹具在舵面上安装牢靠，位置正确。陀螺仪安装在夹具后端，随夹具一起固定在舵面上。通讯线缆一端连接在陀螺仪上，另一端连接到工控机上，工控机用于显示和记录舵偏角数据。通常情况下，一套舵偏角测试仪包括4个夹具和4个陀螺仪，工控机可同时显示和记录4路舵偏角测量数据。舵偏角测试仪用于测量和记录实际舵偏角，并与理论舵偏角进行对比，计算出飞行器在舵面工作范围内其实际偏角与理论偏角之间的误差，并在控制系统中加以修正，以提高飞行控制精度。如图3所示，本专利技术以某型号飞行器为例，要求测量其舵面在±30°范围内实际偏角，并与理论偏角对比。经分析计算，U形支架和压板采用铝合金材料，兼顾成本和重量要求，为提高使用耐久性，在U形支架安装压紧螺钉的部位增加了钢套。连接螺钉采用标准件，连接U形支架和压板时不拧紧，保证压板位置可调。压紧螺钉为自制非标零件，螺钉头为内六角，外侧有滚花，方便拧紧。陀螺仪通过螺钉与U形支架连接，其通讯电缆与工控机相连。本专利技术安装使用方便，数据采集和输出稳定，测量精度可达±0.05°，耐冲击性好，特别适合一些特定的测试环境，同时还可以测量和记录舵面偏转角加速度，满足飞行器舵偏角测试的需求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种舵偏角测试仪，包括陀螺仪、夹具、通讯线缆和工控机，其特征在于：所述的陀螺仪通过夹具固定在待测舵面上，陀螺仪的输出通过通讯线缆传输至工控机，由工控机显示和记录舵偏角数据。

【技术特征摘要】
1.一种舵偏角测试仪，包括陀螺仪、夹具、通讯线缆和工控机，其特征在于：所述的陀螺仪通过夹具固定在待测舵面上，陀螺仪的输出通过通讯线缆传输至工控机，由工控机显示和记录舵偏角数据。2.根据权利要求1所述的舵偏角测试仪，其特征在于：所述的陀螺仪采用硅微机械振动陀螺仪。3.根据权利要求1所述的舵偏角测试仪，其特征在于：所述的夹具包括U形支架、2块压板、4个连接螺钉和4个压紧螺钉，2块压板分别通过2个连接螺钉连接在U形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏涛，宋东旭，鲁静，赵亮，
申请(专利权)人：西安长峰机电研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61