【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种杆式天平校准中心的高精度测量装置及方法，属于空气动力学。
技术介绍
1、风洞天平校准的主要目的是确定天平读数与载荷的相互关系，即得到天平校准公式，在风洞测力试验中，根据飞行器在不同姿态时采集到的天平读数，依据校准公式计算出空气动力载荷。在天平校准的过程中，除了要给出校准公式的各项系数之外，校准公式的坐标系也需要同步给出，以便在风洞试验中实现相对飞行器其它坐标系的力矩载荷分量换算。目前杆式天平的校准坐标轴在校准前就已经确定，但坐标系的原点，即天平校准中心(或校准加载中心)，由于各次天平校准中心加载头中心体与加载套筒的相对位置差异，校准中心在各次天平校准中是不同的，对校准中心的位置进行精确测量是天平校准的重要任务之一。
2、由于天平校准中心是空间上的虚拟点，在天平结构体上并无真实标记，所以给定该位置的方法是一般是说明校准中心相对某个天平基准面的距离。在实际测量中，一般测量加载头中心与天平前端面相对校准系统其它基准面的距离差，得到校准中心相对天平前端面的距离。以下图1所示为例，加载头的加载中心上带有直径为d的中心销，为测量得到校准中心相对天平前端面的距离l，首先用深度尺测量出加载头的加载中心距离校准支杆尾端面的距离l2，然后将加载头拆卸并露出天平和校准支杆，再次测量天平前端面距离校准支杆尾端面的距离l1，据此计算得到天平校准中心距离天平前端面的距离l＝l1-l2+d/2。
3、然而，校准中心的相对位置，对于风洞试验而言属于极端重要的参数，一般校准中心前后移动0.05mm，即会引起飞行器的俯仰力
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种杆式天平校准中心的高精度测量装置及方法，通过在加载头前端面布置专用测量机构，采用激光测距传感器测量与加载中心和天平前端面的距离差，得到天平校准中心与天平前端面之间的高精度距离，提高风洞试验中天平坐标系向飞行器坐标系换算中的力矩分量试验精度。
2、本专利技术的技术解决方案是：一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，安装于加载头上，包括：
3、基座，用于与天平校准加载头的定位和安装；
4、滑轨，与基座连接并沿基座的外平面方向实现直线运动；
5、激光位移传感器，安装于滑轨上，并与滑轨一起沿基座的外平面方向直线运动，运动过程中实现对不同目标位置的实时距离参数测量。
6、进一步地，所述基座包括安装座和锁紧螺钉；所述安装座的内部带有光滑的沉孔结构，用于与加载头的套筒的前端面实现柱面配合并沿径向抵紧，抵紧后所述锁紧螺钉旋紧将安装座固定于加载头的套筒上。
7、进一步地，所述滑轨包括直线导轨、滑块和挡片；
8、所述直线导轨安装于安装座的定位槽内，并通过直线导轨上的螺钉孔紧固；
9、所述滑块加工有与直线导轨配合的沟槽，实现滑块在直线导轨上的直线移动；
10、所述挡片通过螺钉安装于安装座上。
11、进一步地，所述挡片的截面积大于直线导轨的截面积，用于阻拦滑块从直线导轨上脱落。
12、进一步地，所述激光位移传感器为一体式结构，包括线缆、传感器本体和激光测头；
13、传感器本体，安装在滑块上，实现沿直线导轨方向的平移；
14、线缆，用于传感器本体与上位机之间的信号传递，实时反馈激光测头至目标靶面的距离；
15、激光测头，位于通过天平轴线的平面上，以实现将天平前端面作为目标靶面时的测量面积最大。
16、进一步地，所述直线导轨的长度大于加载头的套筒的直径，以使激光测头有足够的移动范围，实现对不同目标靶面的距离测量。
17、进一步地，所述安装座沿直线导轨的方向开有长槽，以使激光测头发射的激光通过安装座，并照射进入加载头的套筒内，或者照射至加载头的基准面上。
18、进一步地，所述激光位移传感器安装完成后，传感器本体平行于安装座，以保证激光测头发射的激光完全平行于加载头的套筒。
19、进一步地，所述激光位移传感器用于测量与天平前端面的距离、与加载头中心体侧端面的距离。
20、一种根据所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置实现的测量方法，包括：
21、测量激光位移传感器至加载头中心体侧端面的距离，随后将滑块沿直线导轨移动，测量激光位移传感器至天平前端面的距离，结合加载头中心体宽度k，得到天平校准中心距离天平前端面的距离为l2+k/2-l1。
22、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
23、(1)本专利技术能够在不拆卸天平加载头的情况下得到校准中心与天平前端面的距离，避免因拆卸加载头导致天平姿态不同而带来额外的距离差值。
24、(2)本专利技术充分发挥激光测距传感器的高精度性能，将校准中心的位置测量精度提高一个量级以上。
25、(3)本专利技术测量工装安装与拆卸简单，测量工作量小、效率高。
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1.一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，安装于加载头上，包括：
2.根据权利要求1所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述基座(2)包括安装座(21)和锁紧螺钉(22)；所述安装座(21)的内部带有光滑的沉孔结构，用于与加载头的套筒的前端面实现柱面配合并沿径向抵紧，抵紧后所述锁紧螺钉(22)旋紧将安装座(21)固定于加载头的套筒上。
3.根据权利要求2所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述滑轨(3)包括直线导轨(31)、滑块(32)和挡片(33)；
4.根据权利要求3所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述挡片(33)的截面积大于直线导轨(31)的截面积，用于阻拦滑块(32)从直线导轨(31)上脱落。
5.根据权利要求3所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述激光位移传感器(4)为一体式结构，包括线缆(41)、传感器本体(42)和激光测头(43)；
6.根据权利要求5所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述
7.根据权利要求5所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述安装座(21)沿直线导轨(31)的方向开有长槽，以使激光测头(43)发射的激光通过安装座(21)，并照射进入加载头的套筒内，或者照射至加载头的基准面上。
8.根据权利要求5所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述激光位移传感器(4)安装完成后，传感器本体(42)平行于安装座(21)，以保证激光测头(43)发射的激光完全平行于加载头的套筒。
9.根据权利要求5所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述激光位移传感器(4)用于测量与天平前端面的距离、与加载头中心体侧端面的距离。
10.一种根据权利要求3～9任一项所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置实现的测量方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，安装于加载头上，包括：
2.根据权利要求1所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述基座(2)包括安装座(21)和锁紧螺钉(22)；所述安装座(21)的内部带有光滑的沉孔结构，用于与加载头的套筒的前端面实现柱面配合并沿径向抵紧，抵紧后所述锁紧螺钉(22)旋紧将安装座(21)固定于加载头的套筒上。
3.根据权利要求2所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述滑轨(3)包括直线导轨(31)、滑块(32)和挡片(33)；
4.根据权利要求3所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述挡片(33)的截面积大于直线导轨(31)的截面积，用于阻拦滑块(32)从直线导轨(31)上脱落。
5.根据权利要求3所述的一种杆式天平校准中心的高精度测量装置，其特征在于，所述激光位移传感器(4)为一体式结构，包括线缆(41)、传感器本体(42)和激光测头(43)；
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春风，王雪枫，王瑞庭，何啸天，刘家骅，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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