动态测量精度理论研究实验装置制造方法及图纸

动态测量精度理论研究实验装置，其特征是由三部分构成，包括产生周期运动的机械传动部分；可调控转速并驱动机械部分在不同速度下作周期运动的调速电机；以及信号采样转换和数据处理电路。本实用新型专利技术用于分析在不同速度下动态系统内部各个不同因素对测量精度的影响，并找到各因素的影响程度，分析长时间工作条件下系统内部的精度损失对总输出误差的影响，以便优化动态测量系统的结构设计，改进测量系统，提高动态测量精度。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种机电式精密测试技术，特别是一种用于进行位移的动态测量、研究动态测量精度理论的实验装置。
技术介绍
目前对于动态测量精度理论的研究，还停留在传统的动态精度理论上。在传统动态精度理论中，通常根据动态测量系统的输入与输出，用一个传递函数来逼近整个系统的传输关系。这种处理方式，相当于把测量系统看作为一个“黑箱”，而对于系统内部的各组成环节及其相互之间的具体传递关系并不清楚，对各环节测量精度的时变性则更是缺乏了解。这种“黑箱”处理方式，只能对动态测量系统的测试性能及精度作大致的研究，因而其测量精度的提高受到限制，已不能适应现代高精度动态测量的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种动态测量精度理论研究实验装置。用于分析在不同速度下动态系统内部各个不同因素对测量精度的影响，并找到各因素的影响程度，分析长时间工作条件下系统内部的精度损失对总输出误差的影响，以便优化动态测量系统的结构设计，改进测量系统，提高动态测量精度。本技术解决技术问题所采用的技术方案是本技术的结构特点是由三部分构成，包括产生周期运动的机械传动部分；可调控转速并驱动机械部分在不同速度下作周期运动的调速电机；以及周期运动信号采样转换和数据处理电路。本技术的结构特点还在于所述机械传动部分是以由调速电机驱动的偏心轮为周期回转装置，沿偏心轮径向设置传感器测杆，所述测杆的端头抵于偏心轮外周，所述周期运动信号即为随偏心轮的周期回转而在测杆上所形成的上下往复移动信号。本技术是由调速电机带动机械传动构件进行周期运动，由于各机械传动构件在运动过程中，表面产生磨损与变形，从而给测量带来误差。另外，运动构件之间存在的配合间隙也会带来测量误差。设传感器输入位移为x(t)，变形误差为e1(t)，配合间隙误差为a(t)，则可建立x(t)与x0(t)、e1(t)及a(t)之间的关系式，也即测试系统部分“白化”模型。传感器输入x(t)经传感器系统传输后，转变为电压信号，再经放大、相敏整流后在示波器中显示，并可输入计算机中进行显示与数据处理。与已有技术相比，本技术的有益效果体现在，结构简单、操作方便，通过对调速电机的适当选择，可实现无级调速，能反映出不同速率和不同幅值的动态信号输入下的传感器响应频率，能达到高测量精度的要求，可广泛作为研究院所、高等学校等进行动态测量精度理论研究的实验装置，可为动态测量仪器的优化设计提供依据。图面说明附图说明图1为本技术结构示意图。图2为本技术系统方案设计图。图3为本技术电磁调速电机控制器工作原理示意图。图4为本技术不同速率激励下输出信号波形示意图。图5本技术电感传感器信号传递示意图。图6为本技术系统“白化”框图。具体实施方式参见图1和图2，本实施例由三部分构成，包括产生周期运动的机械传动部分；可调控转速并驱动机械部分在不同速度下作周期运动的调速电机；以及周期运动信号采样转换和数据处理电路。具体实施中，如图1所示，在底座2上设置的机械传动部分是，以由调速电机11驱动的偏心轮6为周期回转装置。其中，调速电机11在一定转速下，通过皮带轮10带动主轴7回转，主轴7则带动以过盈配合安装在其上的偏心轮6转动。沿偏心轮6的径向设置有传感器测杆5，测杆5的端头抵于偏心轮6的外周，随着偏心轮6的周期性回转，测杆5作上下往复移动。具体实施中，偏心轮6的半径应适当。若半径过小，则当偏心轮高速旋转时，会对测杆造成较大的冲击。为了减少轴承的端面跳动和径向跳动，主轴轴承9采用两端单列向心球轴承D203，轻窄系列。它们的额定动载荷和极限转速均能达到要求。具体实施中，轴承9上设置有轴承压盖8。为了较好地保证轴承9的回转精度，图1中所示的轴承架1采用一体化结构，按照轴承外圈基轴制要求的尺寸加工可以在高精度镗床上完成。这样就保证了两孔的同轴度和端面的垂直度。主轴7与轴承内圈的配合采用基孔制，其各部分的尺寸加工可以是在高精度的磨床上完成。主轴7的端部设有防松螺母4。参见图1、图5，本实施例中，采用由传感器支架3支撑的差动互感式电感位移传感器，其用于切割磁力线的磁芯固定设置在往复移动的传感器测杆5上，感应电流在所述信号采样转换电路中转换为电压信号，经放大、整流后，输出信号U02至数据处理电路。参见图3，由于测试系统要求得到在不同速率的动态信号激励下传感器的频率响应情况。这就要求传动装置能提供不同的转速。考虑到系统在工作时要求的转矩并不大，转矩主要来源于轴承回转时的摩擦和不同心时造成的扭矩，以及偏心轮重心偏移和偏心轮外径与传感器测杆端头间的接触造成的扭矩，另外还有皮带轮造成的转矩。这些负载并不很大，故选用额定功率为550瓦、额定力矩为3.6Nm的电磁调速电机。其稳速性能很好。调速系统由电磁转差离合器(包括测速发电机)，拖动电机电磁调速控制器和CTK系统控制器组成。这是一套具有测速负反馈系统的交流无级调速装置，能在较宽广的转速范围内进行平滑的无级调速。如图3所示，电磁调速电机控制器的工作原理为，速度指令电压和速度反馈电压比较后被送入前置放大器，放大的电压经移相触发、控制晶体管的导通时间，产生随差值信号电压改变而移动的脉冲，从而控制可控硅的开放角，使滑差离合器的励磁电流得到控制，最终导致电机动作，实现恒转矩无级调速。关于采样和数据处理。系统工作时，传感器将动态激励信号转变为电压信号并由数字表箱进行显示。为了得到被测信号的详细信息，如周期、频率、平均值、均方根值等，可以采用功能强大的TDS210数字示波器。该示波器还附有通信扩展模块和硬拷贝模块。便于与计算机进行通信。参见图2和图6，电机在一定的转速下，通过回转主轴带动偏心轮转动，进而推动传感器测杆作上下往复运动。由于偏心轮表面与测杆端部存在磨损及变形，从而带来变形误差。还由于测杆与滚珠之间存在间隙，导致测杆的倾斜，从而使输入传感器后续电路的位移值并非偏心轮转动所产生的垂直方向的实际位移。设传感器输入位移为x(t)，测杆端头与偏心轮变形误差为e1(t)，测杆倾角为a(t)，则可建立x(t)与x0(t)、e1(t)及a(t)之间的关系式。经“白化”后，可看作为多项参数的综合函数f(x，F，M，K，B，L，D)，其中x(t)——传感器输入位移量；F(t)——偏心轮对传感器测头的推力；M——传感器测杆的质量；K——传感器内弹簧的弹性系数；B——传感器内设线圈的磁场强度；L——测杆切割磁力线部分的长度；D——系统的综合阻尼系数。传感器输入x(t)经传感器系统传输后，转变为电压信号，再经放大、相敏整流后在示波器中显示，并输入计算机中进行显示与数据处理(该系统方案如图2所示)。参见图4，调整调速控制器的励磁电压，使系统分别在某一较低速度V1、相对较高的速度V2和更高的速度V3下工作，将三种速度下得到的输出信号波形打印在同一张图中，如图4所示。由图4可见，在不同周期的动态信号激励下得到的输出信号幅值有明显的差别，当速度达到某一极限值时，传感器的频率响应就不能跟上采样要求了。寻找问题出现的原困就要分析整个测试系统的动态物理特性。比如分析动态测量力的影响、测量弹簧动态响应的误差、测杆端头导轨造成的误差、电感线圈部分引入的误差等。本技术能满足系统分析的要求，为进一步进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态测量精度理论研究实验装置，其特征是由三部分构成，包括产生周期运动的机械传动部分；可调控转速并驱动机械部分在不同速度下作周期运动的调速电机；以及周期运动信号采样转换和数据处理电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：费业泰，于连栋，许桢英，陈晓怀，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]