一种磁滞动压马达性能测试系统及测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种磁滞动压马达性能测试系统，通过数据采集卡实现对反电势波形信号的自动采集，并利用动压马达测试模块根据电机原理转速及摩擦力矩的计算方法得到马达停转滑行整这个过程中的负载力矩、惯性时间、摩擦力矩、接触转速等马达性能参数。本发明专利技术还公开了一种基于上述磁滞动压马达性能测试系统实现的测试方法。本发明专利技术解决了机械式陀螺仪表整表阶段动压马达性能测试仅依靠惯性时间单一指标且故障诊断难的问题，实现了陀螺仪表动压马达性能测试，具有操作方便简单，数据测试精度高等优点。高等优点。高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种磁滞动压马达性能测试系统及测试方法


[0001]本专利技术涉及一种信号采集及数字信号处理系统，特别是涉及一种磁滞动压马达性能测试系统及测试方法，用于实现机械式陀螺仪表磁滞半球动压马达性能指标的测试及故障诊断，属于马达性能测试


技术介绍

[0002]机械式陀螺仪表主要依靠内部的半球动压马达转子的高速旋转产生陀螺效应，维持陀螺仪和陀螺加速度计正常工作，是陀螺仪表的“心脏”。磁滞半球动压马达性能的好坏直接关系到陀螺仪表的可靠性，是影响机械师陀螺仪表整体性能的重要指标。
[0003]机械式的液浮陀螺仪表的动压马达安装在框架上，框架外围包裹一层浮筒，浮筒与仪表外壳体之间充满浮液，通过浮力将浮筒支撑起来，磁滞动压马达安装位置处于陀螺仪表的“心脏”位置，不便于拆卸测试，强行拆卸测试会严重影响陀螺仪表的精度。现有技术中对马达性能的检测主要手段为，在未封入浮筒的单马达阶段及浮子阶段，可以通过反力矩测试仪测试并记录马达启动及停转过程中的同步时间、启动力矩、负载力矩、惯性时间、摩擦力矩等参数，用以评判马达性能的好坏。但当浮子安装于陀螺仪表内部，浮油将浮子与外壳体隔开，反力矩测试仪无法实现动压马达的性能参数的测量。现有技术中主要通过监测马达断电时刻的反电动势并采用秒表计时的方式来测量马达的惯性时间，对于低转动惯量的马达而言，惯性时间短，惯性时间的记录偏差较大，无法实现对机械式陀螺仪动压马达性能的测试及气浮轴承性能的真实评估；W.G.登哈德等编写的惯性元件试验一书介绍了采用爬压方式来测试动压马达的启动难易程度的指标，但是这种测试方式会使得动压气浮轴承的半球和球碗间长时间低速摩擦，对轴承的接触面造成不可逆的损伤，降低动压马达的寿命。
[0004]要实现机械式仪表的长寿命高可靠性运转，首先必须要保证动压马达的高可靠性，因此，需要提出一种有效的磁滞动压马达性能测试系统，能够有效解决动压马达性能全生命周期的测试，并为存在故障隐患的马达诊断及动压马达的长寿命攻关提供有力的数据支撑。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种磁滞动压马达性能测试系统及测试方法，解决了机械式陀螺仪表整表阶段动压马达性能测试仅依靠惯性时间单一指标且故障诊断难的问题，实现了陀螺仪表动压马达性能测试，具有操作方便简单，数据测试精度高等优点。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种磁滞动压马达性能测试系统，包括NI机箱、NI数据采集卡、NI主机板卡和显示与交互外设；
[0008]NI机箱内部设有卡槽和板卡间的通信接口，通过内部卡槽为NI数据采集卡和NI主
机板卡供电，通过板卡间的通信接口实现NI数据采集卡和NI主机板卡间的数据交换；
[0009]NI数据采集卡采集磁滞动压马达的电压波形数据，并将电压波形数据输出至NI主机板卡；电压波形数据包含磁滞动压马达断开供电电源后的反电势波形数据；
[0010]NI主机板卡装有动压马达测试模块；NI主机板卡接收由显示与交互外设输入的运行指令或停止指令，根据运行指令或停止指令控制动压马达测试模块的运行或停止；动压马达测试模块运行时接收由NI数据采集卡输入的电压波形数据，根据电压波形数据得到磁滞动压马达的性能参数，并将磁滞动压马达的性能参数输出至显示与交互外设；所述性能参数包括摩擦力矩、惯性时间、接触转速和Rms1V时间；
[0011]根据电压波形数据得到磁滞动压马达的性能参数的方法包括：
[0012]根据电压波形数据确定磁滞动压马达断开供电电源的时刻T1和磁滞动压马达停转时刻T2；将从T1到T2之间的时间作为马达的惯性时间；
[0013]根据反电势波形数据得到时间与阻力矩的关系式；基于时间与阻力矩的关系式求解t
惯性时间
时的阻力矩，将该阻力矩作为摩擦力矩；
[0014]根据反电势波形数据建立以转速为横坐标，以阻力矩为纵坐标的转速
‑
阻力矩关系曲线，将转速
‑
阻力矩关系曲线中阻力矩最小时对应的转速作为接触转速；
[0015]将反电势波形数据中从反电势有效值电压为1V的时刻到磁滞动压马达停转时刻T2之间的时间作为Rms1V时间；
[0016]显示与交互外设接收外部输入的用户指令，根据用户指令生成运行指令或停止指令，将运行指令或停止指令输出至NI主机板卡；显示与交互外设接收由动压马达测试模块输入的磁滞动压马达的性能参数进行显示。
[0017]进一步的，上述磁滞动压马达性能测试系统中，动压马达测试模块包括数据采集指令发出模块、采集信号记录模块、滤波处理模块和马达性能参数计算及输出模块；
[0018]数据采集指令发出模块用于向NI数据采集卡发送数据采集指令；
[0019]NI数据采集卡接收由数据采集指令发出模块发送的数据采集指令，根据数据采集指令，采集磁滞动压马达的电压波形数据，并将电压波形数据输出至采集信号记录模块；
[0020]采集信号记录模块用于记录并存储由NI数据采集卡输入的电压波形数据；
[0021]滤波处理模块读取采集信号记录模块中的电压波形数据进行滤波处理，并将滤波处理后的电压波形数据输出至马达性能参数计算及输出模块；
[0022]马达性能参数计算及输出模块用于根据滤波处理后的电压波形数据得到磁滞动压马达的性能参数，并将磁滞动压马达的性能参数输出至显示与交互外设。
[0023]进一步的，上述磁滞动压马达性能测试系统中，滤波处理模块读取采集信号记录模块中的电压波形数据进行滤波处理的方法包括：
[0024]滤掉电压波形数据中的高频干扰信号；
[0025]根据磁滞动压马达停转后的零位电压数据的均值得到NI数据采集卡的零偏电压，利用零偏电压对滤掉高频干扰信号后的电压波形数据进行修正，得到滤波处理后的电压波形数据。
[0026]进一步的，上述磁滞动压马达性能测试系统中，动压马达测试模块基于labVIEW架构构建；
[0027]NI主机板卡运行的Windows操作系统为动压马达测试模块提供运行支撑；
[0028]显示与交互外设还接收外部输入的马达测试信息，将马达测试信息输出至NI主机板卡，NI主机板卡根据马达测试信息配置NI数据采集卡的端口信息、采样频率及采样数据量。
[0029]进一步的，上述磁滞动压马达性能测试系统中，NI数据采集卡包括NI公司的4072/4082数字万用表板卡或16位的4300数据采集卡；
[0030]NI数据采集卡采集的电压波形数据中的反电势波形数据为磁滞动压马达任意两相绕组上的反电势。
[0031]进一步的，上述磁滞动压马达性能测试系统中，NI数据采集卡和供电电源利用三刀单掷开关或三刀双掷开关与磁滞动压马达连接；
[0032]当NI数据采集卡和供电电源利用三刀单掷开关与磁滞动压马达连接时，将磁滞动压马达三相绕组分别与NI数据采集卡的相同相进行连接后，与三刀单掷开关的一端连接，三刀单掷开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁滞动压马达性能测试系统，其特征在于，包括NI机箱(1)、NI数据采集卡(2)、NI主机板卡(3)和显示与交互外设(5)；NI机箱(1)内部设有卡槽和板卡间的通信接口(6)，通过内部卡槽为NI数据采集卡(2)和NI主机板卡(3)供电，通过板卡间的通信接口(6)实现NI数据采集卡(2)和NI主机板卡(3)间的数据交换；NI数据采集卡(2)采集磁滞动压马达的电压波形数据，并将电压波形数据输出至NI主机板卡(3)；电压波形数据包含磁滞动压马达断开供电电源后的反电势波形数据；NI主机板卡(3)装有动压马达测试模块(4)；NI主机板卡(3)接收由显示与交互外设(5)输入的运行指令或停止指令，根据运行指令或停止指令控制动压马达测试模块(4)的运行或停止；动压马达测试模块(4)运行时接收由NI数据采集卡(2)输入的电压波形数据，根据电压波形数据得到磁滞动压马达的性能参数，并将磁滞动压马达的性能参数输出至显示与交互外设(5)；所述性能参数包括摩擦力矩、惯性时间、接触转速和Rms1V时间；根据电压波形数据得到磁滞动压马达的性能参数的方法包括：根据电压波形数据确定磁滞动压马达断开供电电源的时刻T1和磁滞动压马达停转时刻T2；将从T1到T2之间的时间作为马达的惯性时间；根据反电势波形数据得到时间与阻力矩的关系式；基于时间与阻力矩的关系式求解t
惯性时间
时的阻力矩，将该阻力矩作为摩擦力矩；根据反电势波形数据建立以转速为横坐标，以阻力矩为纵坐标的转速
‑
阻力矩关系曲线，将转速
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阻力矩关系曲线中阻力矩最小时对应的转速作为接触转速；将反电势波形数据中从反电势有效值电压为1V的时刻到磁滞动压马达停转时刻T2之间的时间作为Rms1V时间；显示与交互外设(5)接收外部输入的用户指令，根据用户指令生成运行指令或停止指令，将运行指令或停止指令输出至NI主机板卡(3)；显示与交互外设(5)接收由动压马达测试模块(4)输入的磁滞动压马达的性能参数进行显示。2.根据权利要求1所述的一种磁滞动压马达性能测试系统，其特征在于，动压马达测试模块(4)包括数据采集指令发出模块、采集信号记录模块、滤波处理模块和马达性能参数计算及输出模块；数据采集指令发出模块用于向NI数据采集卡(2)发送数据采集指令；NI数据采集卡(2)接收由数据采集指令发出模块发送的数据采集指令，根据数据采集指令，采集磁滞动压马达的电压波形数据，并将电压波形数据输出至采集信号记录模块；采集信号记录模块用于记录并存储由NI数据采集卡(2)输入的电压波形数据；滤波处理模块读取采集信号记录模块中的电压波形数据进行滤波处理，并将滤波处理后的电压波形数据输出至马达性能参数计算及输出模块；马达性能参数计算及输出模块用于根据滤波处理后的电压波形数据得到磁滞动压马达的性能参数，并将磁滞动压马达的性能参数输出至显示与交互外设(5)。3.根据权利要求2所述的一种磁滞动压马达性能测试系统，其特征在于，滤波处理模块读取采集信号记录模块中的电压波形数据进行滤波处理的方法包括：滤掉电压波形数据中的高频干扰信号；根据磁滞动压马达停转后的零位电压数据的均值得到NI数据采集卡(2)的零偏电压，
利用零偏电压对滤掉高频干扰信号后的电压波形数据进行修正，得到滤波处理后的电压波形数据。4.根据权利要求1所述的一种磁滞动压马达性能测试系统，其特征在于，动压马达测试模块(4)基于labVIEW架构构建；NI主机板卡(3)运行的Windows操作系统为动压马达测试模块(4)提供运行支撑；显示与交互外设(5)还接收外部输入的马达测试信息，将马达测试信息输出至NI主机板卡(3)，NI主机板卡(3)根据马达测试信息配置NI数据采集卡(2)的端口信息、采样频率及采样数据量。5.根据权利要求1所述的一种磁滞动压马达性能测试系统，其特征在于，NI数据采集卡(2)包括NI公司的4072/4082数字万用表板卡或16位的4300数据采集卡；NI数据采集卡(2)采集的电压波形数据中的反电势波形数据为磁滞动压马达任意两相绕组上的反电势。6.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴博，王龙，李亮，高晓会，凌林本，邓忠武，陈小勇，吴杨，刘志勇，郭政良，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：