高精度挠性接头刚度测试仪制造技术

本实用新型专利技术涉及高精度挠性接头刚度测试仪，包括挠头工装夹具，还包括光测量装置、信号处理单元和输出单元；光测量装置包括激光器高压电源、激光器、光敏管，激光器发射的激光束正对光敏管，挠性接头一端固定在挠头工装夹具上，其另一端朝下且固定有挠头摆杆，挠头摆杆位于激光器的光路上；信号处理单元包括用于接收光敏管输出信号的信号放大电路和信号整形电路、用于对光敏管输出信号进行计数的定时计数器、用于定时计数器输出信号进行处理的处理单元，处理单元的输出数据送入输出单元输出。本实用新型专利技术解决了现有手工砝码法测试挠性接头刚度时测试周期长、一致性差、容易带来人为失误的技术问题，精确高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种挠性陀螺关键部件一高精度挠性接头刚度测试仪。
技术介绍
挠性陀螺的挠性接头的角位移刚度K是非常重要的一个技术指标，测试方法已经历了两代的发展。第一代是用砝码法，顾名思义，加砝码使挠头产生形变(用人眼借助尺子观察形变量)，利用胡克定律测量出刚度值；第二代是计数法(利用通用计数器多次测量得到摆动周期，用计算器套公式算出刚度值)，从测量精度上，第二代已经比第一代有了质的飞跃；通过多次摆动利用通用计数器测量出计数值，手抄取出平均值后套公式用计算器算出结果。该方法需要多次摆动，导致测试周期长、一致性差，而且人为抄、报、算数据等过程可能带来的失误。
技术实现思路
本技术目的是提供一种高精度挠性接头刚度测试仪，其解决了现有手工砝码法测试挠性接头刚度时测试周期长、一致性差、容易带来人为失误的技术问题。本技术的技术解决方案是:一种高精度挠性 接头刚度测试仪，包括挠头工装夹具，其特殊之处在于:还包括光测量装置、信号处理单元和输出单元；所述光测量装置包括激光器高压电源、激光器、光敏管，所述激光器发射的激光束正对光敏管，所述挠性接头一端固定在挠头工装夹具上，其另一端朝下且固定有挠头摆杆，所述挠头摆杆位于激光器的光路上；所述信号处理单元包括用于接收光敏管输出信号的信号放大电路和信号整形电路、用于对光敏管输出信号进行计数的定时计数器、用于定时计数器输出信号进行处理的处理单元，所述处理单元的输出数据送入输出单元输出。所述输出单元包括显示单元和打印单元。本技术的优点:1、精确:通过单片机智能用微摆法实现了零度摆角的频率测量，专项测试实验结果表明:一致性远远优于旧方法多次测量结果。2、快速高效:一次微摆就出结果，与过去繁琐的测试过程相比，测试时间大为缩短，测试、调试挠性接头的效率明显提高，测试效率提高了 10倍以上。3、可靠:免去了人为抄、报、算数据等过程可能带来的失误。4、本技术由于利用单片机智能实现了 “零度测量”，故测试一致性好，测量一次即出结果，且由于采用了单片机浮点运算，省去了抄报、计算等人为环节，单片机可以直接显示和打印出挠头刚度K值。附图说明图1是本技术测试原理示意图；图2是本技术测试方法中滑动滤波的原理示意图。具体实施方式本技术工作原理:高精度挠性接头刚度测试仪利用单片机智能进行数据采集，采用了微摆法测试，一改过去通过多次摆动利用通用计数器测量出计数值，手抄取出平均值后套公式用计算器算出结果的做法，而变成了一次摆动利用单片机智能测量计算，直接显示或打印出测量结。挠性接头在作微小摆动时，挠性接头的摆动周期T与刚性系数K存在如下数学关系:K = 4 312A/T2-B式中:A表示摆动系统的转动惯量常数；B是与工装摆锤质量、长度有关的常数，测量出挠性接头的摆动周期T就可通过公式计算出挠性接头的刚性系数K。高精度挠性接头刚度测试仪就是利用激光发射光敏接收传感器测量出挠性接头按固有频率振动的振动周期T，并经过运算得到挠性接头的刚度K。测试原理示意图如图1。1、采集有效的测量数据:通过实验发现，挠性接头摆动周期T值并非理论上的恒值，在摆动过程中，T值在摆动初期随摆角大小的不同而不同且与摆动末期的T值并不相等，有微小的变化，随着摆角的变小T值也逐渐趋 小；而不论初期摆角多大在挠性接头摆动末期摆动角度趋于O度时周期基本一致。由此引入单片机微摆法测量即测量出挠性接头摆动角度趋于O度时的T值结果(即停摆前最后一个采样有效值被认为是准确数据)。利用过去的通用计数器是无法实现的，利用单片机智能(即判断)和利用软件滑动滤波数据处理技术，高精度挠性接头刚度测试仪实现了 “零角度测量”。2、T值虽在摆动过程中逐渐趋向真实值，但由于环境因素的影响(指外界厂房机床空调等设备振动源)采样数据中会叠加环境干扰成分，每次采样出的随机值却可能偏大或偏小。为保证测量结果的一致性，我们将以测量计算摆动停止前的最后5个采样有效值的平均值被认定为准确结果，达到了令人非常满意的结果。3、滑动滤波实现方法:先通过测量得到12组相互偏差在10%以内的采样数据，去掉12组数中的最大值和最小值，然后，将剩余的10组采样数据取平均值。在数据存储器中开辟5个单元的存储空间，将剩余10组采样数据的平均值先放入第一单元。接着，继续采样，将采集到的新数与第一单元的平均值进行比较，若偏差在10%范围以内，将新采集到的数据存入第二单元。接下来，继续采样，将采集到的新数与前面两个单元的平均值进行比较，若偏差在10%范围以内，将新采样的数据存入第三单元。继续采集新数，将采集到的新数与前面三个单元的平均值进行比较，若偏差在10%范围以内，将新采样的数据存入第四单元。同法，采集并存储第五单元的数据。每次采数的偏差若是在前面单元平均值的10%以内，则被认为是有效数据存入相应单元，若超出前面单元平均值的10%，则被认为是干扰引起的错误结果将被舍弃不要。五个单元都有数后，下一个采集到的新数与前面五个单元的平均值比较，10 %以内认为有效，超出10%被舍弃。有效数的存取与前面稍有不同，第二单元的数据覆盖第一单元，第三单元的数据覆盖第二单元，第四单元的数据覆盖第三单元，第五单元的数据覆盖第四单元，将新有效数存入并覆盖到第五单元，即每次存储有效数据都会舍弃掉旧的第一单元的数据，保持五单元数据永远是最新测到的有效数据，这个过程一直重复，直到在限定的N久时间内都没有得到有效数据，我们认为摆动已经停止。计算出停止摆动后的五个单元的平均值并将其做为本次测量的正确结果纳入计算公式得到挠性接头的刚性系数。滑动滤波示意 图如图2。权利要求1.一种高精度挠性接头刚度测试仪，包括挠头工装夹具， 其特征在于: 还包括光测量装置、信号处理单元和输出单元； 所述光测量装置包括激光器高压电源、激光器、光敏管，所述激光器发射的激光束正对光敏管，所述挠性接头一端固定在挠头工装夹具上，其另一端朝下且固定有挠头摆杆，所述挠头摆杆位于激光器的光路上； 所述信号处理单元包括用于接收光敏管输出信号的信号放大电路和信号整形电路、用于对光敏管输出信号进行计数的定时计数器、用于定时计数器输出信号进行处理的处理单元，所述处理单元的输出数据送入输出单元输出； 所述输出单元包括显示单·元和打印单元。专利摘要本技术涉及高精度挠性接头刚度测试仪，包括挠头工装夹具，还包括光测量装置、信号处理单元和输出单元；光测量装置包括激光器高压电源、激光器、光敏管，激光器发射的激光束正对光敏管，挠性接头一端固定在挠头工装夹具上，其另一端朝下且固定有挠头摆杆，挠头摆杆位于激光器的光路上；信号处理单元包括用于接收光敏管输出信号的信号放大电路和信号整形电路、用于对光敏管输出信号进行计数的定时计数器、用于定时计数器输出信号进行处理的处理单元，处理单元的输出数据送入输出单元输出。本技术解决了现有手工砝码法测试挠性接头刚度时测试周期长、一致性差、容易带来人为失误的技术问题，精确高。文档编号G01M13/00GK203132821SQ201220676458公开日2013年8月14日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日专利技术者黎原, 高国栋 申请人:西安航天精密机电研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度挠性接头刚度测试仪，包括挠头工装夹具，?其特征在于：?还包括光测量装置、信号处理单元和输出单元；?所述光测量装置包括激光器高压电源、激光器、光敏管，所述激光器发射的激光束正对光敏管，所述挠性接头一端固定在挠头工装夹具上，其另一端朝下且固定有挠头摆杆，所述挠头摆杆位于激光器的光路上；?所述信号处理单元包括用于接收光敏管输出信号的信号放大电路和信号整形电路、用于对光敏管输出信号进行计数的定时计数器、用于定时计数器输出信号进行处理的处理单元，所述处理单元的输出数据送入输出单元输出；?所述输出单元包括显示单元和打印单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黎原，高国栋，
申请(专利权)人：西安航天精密机电研究所，
类型：实用新型
国别省市：