一种超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿方法技术

超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿方法，以水平方向为参考实时测量超低频水平向振动台的导轨不平顺动态特性，及被校加速度传感器的输出uori(t)；构建导轨不平顺动态补偿系统，在振动校准过程中，实时地将滑台俯仰产生的被校传感器输出中的重力加速度分量从被校传感器原始输出中剔除；采用补偿后的被校传感器输出ucom(t)校准被校加速度传感器，计算得到补偿后的幅频曲线，完成对被校传感器的振动校准。本发明专利技术具有能够对基于超低频水平向振动台对具有零频响应的加速度传感器进行振动校准过程中，由导轨不平顺造成的校准结果偏差进行实时补偿，以提高超低频振动校准的精度的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿方法
本专利技术涉及一种超低频水平向振动台导轨不平顺的动态补偿方法。技术背景随着科学技术的不断发展，超低频振动量值溯源问题亟待解决，如广泛存在于航空航天、楼宇监测、地震预报、资源勘探等领域的各类振动传感器的测量下限多数低于0.1Hz，甚至低至零频，对这些超低频测振传感器的相关特性进行精确校准是对其进行正确应用的前提，因此，人们对超低频振动校准系统的需求愈加迫切。超低频振动台是超低频振动校准系统的重要组成部分，其作用是对被校传感器施加单轴正弦稳态激励，而导轨需限制振动台运动部件在振动方向以外的所有自由度，这就要求在振动台运动行程范围内保持导轨平直、导轨与运动部件的间隙均匀，否则，导轨的不平顺会造成振动台运动部件俯仰，从而使得安装其上的被校传感器输出中叠加了重力加速度分量。在超低频条件下，由水平向振动台施加的正弦振动加速度分量和由运动部件俯仰而产生的重力加速度分量（本专利技术中仅指沿被校传感器灵敏轴方向，下同）幅值相当，使得单轴正弦稳态激励的校准原则不满足，同时也对信号的提取和处理带来困难和偏差。而要保证运动行程范围内导轨的平直，对于短行程振动台来说，很容易做到；但在超低频条件下，为提高输出振动信号的信噪比，往往增大振动台行程（甚至达到1m），此时受加工、安装等工艺水平的限制，这一要求将很难满足，或者实现成本很高，这将严重影响超低频振动校准的精度，甚至也对基于振动台进行超低频振动校准的可行性造成影响。
技术实现思路
为降低导轨不平顺对超低频振动校准的影响，一方面可以限定导轨不平顺程度，提高导轨的加工、安装精度，但限于当前的工艺能力，很难有较大的改善空间；另一方面可以采用补偿法，对导轨不平顺造成的影响进行补偿。本专利技术即提出了一种方便有效的动态补偿方法，可对基于超低频水平向振动台对具有零频响应的加速度传感器进行振动校准过程中，由导轨不平顺造成的校准结果偏差进行实时补偿，以提高超低频振动校准的精度。超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿方法，包括以下步骤：（1）、启动振动台进行全频带振动校准，并以水平方向为参考实时测量超低频水平向振动台的导轨不平顺动态特性，及被校加速度传感器的输出uori(t)；（2）、构建导轨不平顺动态补偿系统，在振动校准过程中，实时地将滑台俯仰产生的被校传感器输出中的重力加速度分量从被校传感器原始输出中剔除，实现超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿：，（式1）其中，uori(t)为补偿前的被校传感器输出，ucom(t)为补偿后的被校传感器输出，ug(t)为由滑台俯仰产生的被校传感器的输出电压中的重力加速度分量；（3）、采用补偿后的被校传感器输出ucom(t)校准被校加速度传感器，计算得到补偿后的幅频曲线，完成对被校传感器的振动校准。进一步，步骤（1）实时测量超低频水平向振动台的导轨不平顺动态特性与被校加速度传感器的输出uori(t)的方法包括：（1.1）、将角度传感器安装在振动台滑台上，并以水平向为参考方向，检测滑台运动过程中的俯仰角度变化；与此同时，将被校加速度传感器安装在振动台滑台上，保证其灵敏轴方向与振动台主振方向相同；（1.2）、启动振动台进行全频段振动校准，采集角度传感器检测出的由导轨不平顺造成的输出ux(t)，计算得到滑台俯仰角度，即导轨的不平顺特性θ(t)：，（式2）其中，Sx为角度传感器的灵敏度值；（1.3）、与（1.2）同步，采集被校加速度传感器的输出uori(t)。进一步，步骤（2）所述的构建导轨不平顺补偿系统，实现超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿的方法包括：（2.1）、计算滑台俯仰产生的重力加速度分量，仅指沿被校传感器灵敏轴方向，；（式3）（2.2）、被校传感器在高频段校准得到的平均灵敏度为SaH，以平均灵敏度计算由于导轨不平顺叠加在被校传感器上的输出电压ug(t)，；（式4）（2.3）、在导轨不平顺的作用下，被校传感器感受的加速度包括由驱动线圈施加的加速度分量和由滑台俯仰产生的重力加速度分量；因此，基于补偿法原理，构建导轨不平顺补偿系统，实现将被校传感器输出中由滑台俯仰产生的重力加速度分量从被校加速度传感器输出中剔除，表示为：，（式5）其中，uori(t)为补偿前的被校传感器输出电压，ucom(t)为补偿后的被校传感器输出电压。本专利技术的优点在于：（1）、在振动台导轨的加工、安装精度难以提高的情况下，实现超低频水平向振动台对超低频加速度传感器的高精度校准。（2）、利用不平顺补偿的方式降低导轨不平顺对振动台精度的影响，具有实现方便，成本低廉，导轨不平顺补偿效果明显的优点，可显著降低高精度超低频水平向振动校准对导轨精度的要求。附图说明图1为本专利技术实施例1的测量装置组成图。图2为本专利技术实施例1的导轨不平顺补偿系统图。图3为被校传感器在不平顺导轨上运动时加速度分析图。其中，g为重力加速度，a为水平振动台施加的振动加速度，ag为重力加速度分量（沿被校传感器灵敏轴方向），θ为水平振动台运动部件的俯仰角度（以水平方向为参考）。图4为本专利技术实施例2的测量装置组成图。图5为本专利技术实施例2的测量原理分析图。具体实施方式实施例1本实施例以采用角度传感器测量振动台运动部件（滑台）的俯仰角度，获得振动台导轨不平顺动态特性为例说明，如图1所示。超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿方法，包括以下步骤：（1）、实时测量超低频水平向振动台3的导轨不平顺动态特性，与被校加速度传感器2的输出uori(t)：（1.1）、将角度传感器1安装在振动台滑台4上，并以水平向为参考方向，检测滑台运动过程中的俯仰角度变化；与此同时，将被校加速度传感器2安装在振动台滑台4上，保证其灵敏轴方向与振动台3主振方向相同，如图1所示；（1.2）、启动振动台3进行全频段振动校准，采集滑台4俯仰角度传感器1检测出的由导轨不平顺造成的输出ux(t)，计算得到滑台4俯仰角度，即导轨5的不平顺特性θ(t)：，（式1）其中，Sx为角度传感器1的灵敏度值；（1.3）、与（1.2）同步，采集被校加速度传感器2的输出uori(t)。（2）、构建导轨不平顺补偿系统，如图2所示，在振动校准过程中，实时地将由滑台4俯仰产生的被校传感器2的输出中的重力加速度分量从被校传感器2的原始输出中剔除，实现超低频水平向振动台3导轨不平顺动态补偿：，（式2）其中，uori(t)为补偿前的被校传感器输出电压，ucom(t)为补偿后的被校传感器输出电压，ug(t)为由滑台4俯仰产生的被校传感器2的输出电压中的重力加速度分量，具体步骤为：（2.1）、计算由于滑台4俯仰产生的重力加速度分量，；（式3）（2.2）、被校加速度传感器2在高频段校准得到的平均灵敏度为SaH，以此灵敏度计算由于导轨不平顺叠加在被校加速度传感器2上的输出电压ug(t)，；（式4）（2.3）、在导轨不平顺的作用下，被校加速度传感器2感受的加速度包括由驱动线圈施加的加速度分量和由滑台4俯仰产生的重力加速度分量，如图3所示。因此，基于补偿法原理，构建导轨不平顺补偿系统，如图2所示，实现将被校加速度传感器2输出中由滑台4俯仰产生的重力加速度分量从被校加速度传感器2的输出中剔除，表示为：，（式5）其中，uori(t)为补偿前的被校传感器输出电压，ucom(t)为补本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿方法，包括以下步骤：（1）、启动振动台进行全频带振动校准，并以水平方向为参考实时测量超低频水平向振动台的导轨不平顺动态特性，及被校加速度传感器的输出uori(t)；（2）、构建导轨不平顺动态补偿系统，在振动校准过程中，实时地将滑台俯仰产生的被校传感器输出中的重力加速度分量从被校传感器原始输出中剔除，实现超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿：，其中，uori(t)为补偿前的被校传感器输出，ucom(t)为补偿后的被校传感器输出，ug(t)为由滑台俯仰产生的被校传感器的输出电压中的重力加速度分量；（3）、采用补偿后的被校传感器输出ucom(t)校准被校加速度传感器，计算得到补偿后的幅频曲线，完成对被校传感器的振动校准。

【技术特征摘要】
1.一种超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿方法，包括以下步骤：（1）、启动振动台进行全频带振动校准，并以水平方向为参考实时测量超低频水平向振动台的导轨不平顺动态特性，及被校加速度传感器的输出uori(t)：（1.1）、将角度传感器安装在振动台滑台上，并以水平向为参考方向，检测滑台运动过程中的俯仰角度变化；与此同时，将被校加速度传感器安装在振动台滑台上，保证其灵敏轴方向与振动台主振方向相同；（1.2）、启动振动台进行全频段振动校准，采集角度传感器检测出的由导轨不平顺造成的输出ux(t)，计算得到滑台俯仰角度，即导轨的不平顺特性θ(t)：，其中，Sx为角度传感器的灵敏度值；（1.3）、与（1.2）同步，采集补偿前的被校加速度传感器的输出电压uori(t)；（2）、构建导轨不平顺动态补偿系统，在振动校准过程中，实时地将滑台俯仰产生的被校传感器输出中的重力加速度分量从被校传感器原始输出中剔除，实现超低频水平向振动台导轨不平顺动态补偿：，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：何闻，张旭飞，王春宇，贾叔仕，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：