基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统及测试方法技术方案

本申请公开一种基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统及测试方法，该系统包括多普勒激光测距仪、电机、带滑槽的转盘、滑块小车、附加质量块；其中，所述滑块小车设置于滑槽内，所述滑槽位于转盘上，附加质量块安放于所述滑块小车上；多普勒激光测距仪放置于带滑槽的转盘旁，且能够测量转盘上物体的距离；该系统能够实现控制转速改变滑块小车离心力达到模拟外界载荷的功能，模拟主轴在复杂环境条件下的工作场景，测量出其在复杂环境动载荷下的轴心运动轨迹。测量方法具有结构简单，成本低廉，操作方便，可行性高、可操作变量多的优点；测量精度高、准确性好、反应灵敏能有效反应旋转轴在工作时的特征。该项发明专利技术对直升机的研究具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统及测试方法
本专利技术涉及基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，是光学测量领域的扩展和延伸。
技术介绍
直升机旋翼主轴由于加工精度、磨损、安装精度等原因会造成质量分布不均匀，质量分布不均匀的轴在旋转中会出现偏心运动，这种运动对直升机的危害极大，如何解决这一问题，一直是困扰直升机相关领域科学家的疑难杂症，针对此问题专利技术了基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统。目前针对轴心轨迹测试且能够投入使用的装置还比较匮乏。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种复杂环境下基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，该测试系统精度高、准确性好、反应灵敏、信息采集处理速度快等特点，能够较为准确的反映旋转轴受到动载荷时所产生的偏心运动。基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，包括多普勒激光测距仪、电机、带滑槽的转盘、滑块小车、附加质量块；其中，所述滑块小车设置于滑槽内，所述滑槽位于转盘上，所述附加质量块安放于所述滑块小车上；所述多普勒激光测距仪放置于带滑槽的转盘旁，且能够测量转盘上物体的距离。进一步的，所述带滑槽的转盘下方轴心位置为待测转轴，所述转轴安装于电机的输出轴上，驱动所述带滑槽的转盘转动。进一步的，所述系统包括两台多普勒激光测距仪，两台多普勒激光测距仪放置在同一个水平面内，其与待测轴距离相同且两台多普勒激光测距仪中心与轴心的连线成90度夹角，保证初始时所发射的两束激光成90度夹角且穿过转轴轴心。进一步的，所述电机通过改变转速快慢来间接控制滑块小车所受离心力大小。更进一步的，所述带滑槽的转盘与转轴顶端相连接，其上表面有两条对称滑槽，所述滑槽底面布有滑轨供滑块小车在其中滑动，且槽壁等距离对称开孔以便插入固定销限制小车的活动范围。更进一步的，所述滑块小车通过弹簧与桨盘中心相连接，底面装有滑轮，所述滑块小车在滑槽中自由滑动来模拟桨盘所受到的外界载荷，通过插入附加质量块改变载荷大小，附加质量块从小车顶部的孔插入并通过小车侧面的孔固定。基于上述基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，本申请还提供其测试方法，所述转轴在两台多普勒激光测距仪与轴构成的平面内以旋转轴初始位置轴心为原点，以其中一台多普勒激光测距仪射与轴心的连线为X轴，且命名该多普勒激光测距仪为横向多普勒激光测距仪，另一台多普勒激光测距仪与轴心的连线为Y轴建立直角坐标系，命名该多普勒激光测距仪为纵向多普勒激光测距仪；旋转轴轴心的坐标(,)通过以下公式进行计算式中为横向多普勒激光测距仪所测点的横坐标，为纵向多普勒激光测距仪所测点的纵坐标，r表示旋转轴半径，，其中L为多普勒激光测距仪到轴心的距离，为X向多普勒激光测距仪测定的距离，其中为Y向多普勒激光测距仪测定的距离。进一步的，通过插入附加质量块改变载荷大小，模拟旋转轴受到的大小不同的外界激励。进一步的，通过改变电机输出大小不同的旋转速度改变小车的离心力，小车受离心力向外运动到滑槽两端接触弹簧，改变转速的瞬时，小车合力方向改变，向内或向外运动，不断改变运动状态使得旋转轴整体的质量重心发生改变，从而模拟旋转轴受到复杂变化的外界激励时产生的偏心运动。与现有技术相比，本专利技术有以下优点：本专利技术所述的一种复杂环境下基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，结构简单，成本低廉，操作方便，不需要宽阔的试验场地。能够模拟出旋转轴在不同动载荷、外界激励下做出的偏心运动并实时记录轴心运动轨迹。该测量装置具有精度高、准确性好、反应灵敏、信息采集处理速度快等特点，能够较为准确的反映旋转轴受到动载荷时所产生的偏心运动。本专利技术所述轴心运动轨迹计算方法，紧密贴合物理规律符合现实，能极大的简化轴心轨迹测试系统，提高测试工作效率，简化测试所需要的步骤。附图说明为了更清楚地说明本专利技术中的技术方案，下面将对本专利技术中所需要使用的附图进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其它附图。图1是多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统示意图；图2是滑块小车示意图；图3是多普勒激光测距仪测量原理示意图；图中，1-电机，2-待测转轴，3-带滑槽的转盘，4-滑槽，5-滑块小车，6-小车限位孔，7-弹簧，8-附加质量块，9-多普勒激光测距仪，10-附加质量块固定孔。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合说明书附图对本专利技术的实施方式做进一步地详细叙述。针对旋转轴转动时，由于加工精度、磨损、安装等原因会造成偏心运动，这种运动对直升机的破坏性很强。目前针对轴心轨迹测试且能够投入使用的装置还比较匮乏，如何解决这一问题，一直是困扰直升机相关领域科学家的疑难杂症。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。实施例1如附图1至3所示，本实施例公开一种基于多普勒激光测距仪9的轴心轨迹测试系统，包括多普勒激光测距仪9、电机1、带滑槽的转盘3、滑块小车5、附加质量块8；其中，所述滑块小车5设置于滑槽4内，所述滑槽4位于转盘上，所述附加质量块8安放于所述滑块小车5上；所述多普勒激光测距仪9放置于带滑槽的转盘3旁，且能够测量转盘上物体的距离。进一步的，所述带滑槽的转盘3下方轴心位置为待测转轴2，所述转轴2安装于电机1的输出轴上，驱动所述带滑槽4的转盘3转动。本实施例中，所述系统包括两台多普勒激光测距仪9，两台多普勒激光测距仪9放置在同一个水平面内，其与待测轴距离相同且两台多普勒激光测距仪9中心与轴心的连线成90度夹角，保证初始时所发射的两束激光成90度夹角且穿过转轴2轴心。进一步的，所述电机1通过改变转速快慢来间接控制滑块小车5所受离心力大小。更进一步的，所述带滑槽的转盘3与转轴2顶端相连接，其上表面有两条对称滑槽4，所述滑槽4底面布有滑轨供滑块小车5在其中滑动，且槽壁等距离对称开孔以便插入固定销限制小车的活动范围。更进一步的，所述滑块小车5通过弹簧7与桨盘中心相连接，底面装有滑轮可在滑槽4中自由滑动来模拟桨盘所受到的外界载荷，可以通过插入附加质量块8改变载荷大小，附加质量块8从小车顶部的孔插入并通过小车侧面的孔固定。本实施例所提供的基于多普勒激光测距仪9的轴心轨迹测试系统具有结构简单，成本低廉，操作方便，可行性高、可操作变量多、信息采集处理速度快等优点。能够模拟出旋转轴2在受到外界激励时的运动方式，对研究外部激励和主轴运动方式之间的规律有重大意义。以上测量均采用多普勒激光测距仪9进行测量，该装置具有精度高、准确性好、反应灵敏等特点，能够较为准确的测量旋转轴2的相对位置。对直升机研究具有重大意义。实施例2基于上述基于多普勒激光测距仪9的轴心轨迹测试系统，本申请还提供其测试方法，所述转轴2在两台多普勒激光测距仪9与轴构成的平面内以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，其特征在于：包括多普勒激光测距仪、电机、带滑槽的转盘、滑块小车、附加质量块；其中，/n所述滑块小车设置于滑槽内，所述滑槽位于转盘上，所述附加质量块安放于所述滑块小车上；/n所述多普勒激光测距仪放置于带滑槽的转盘旁，且能够测量转盘上物体的距离。/n

【技术特征摘要】
1.基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，其特征在于：包括多普勒激光测距仪、电机、带滑槽的转盘、滑块小车、附加质量块；其中，
所述滑块小车设置于滑槽内，所述滑槽位于转盘上，所述附加质量块安放于所述滑块小车上；
所述多普勒激光测距仪放置于带滑槽的转盘旁，且能够测量转盘上物体的距离。


2.根据权利要求1所述的基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，其特征在于：所述带滑槽的转盘下方轴心位置为待测转轴，所述转轴安装于电机的输出轴上，驱动所述带滑槽的转盘转动。


3.根据权利要求2所述的基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，其特征在于：所述系统包括两台多普勒激光测距仪，两台多普勒激光测距仪放置在同一个水平面内，其与待测轴距离相同且两台多普勒激光测距仪中心与轴心的连线成90度夹角，保证初始时所发射的两束激光成90度夹角且穿过转轴轴心。


4.根据权利要求2或3所述的基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，其特征在于：所述电机通过改变转速来间接控制滑块小车所受离心力大小。


5.根据权利要求4所述的基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，其特征在于：所述带滑槽的转盘与转轴顶端相连接，其上表面有两条对称滑槽，所述滑槽底面布有滑轨供滑块小车在其中滑动，且槽壁等距离对称开孔，以便插入固定销限制小车的活动范围。


6.根据权利要求5所述的基于多普勒激光测距仪的轴心轨迹测试系统，其特征在于：所述滑块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潇，詹祺，马佳欢，夏品奇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32