CN112082575B - 一种用于测试加速度对倾角传感器影响的试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于测试加速度对倾角传感器影响的试验装置及方法，该试验装置包括：固定机架；可调电机安装架，与所述固定机架连接，并可相对于所述固定机架沿垂直方向偏转预定角度；第一动力装置，安装在所述可调电机安装架上，包括沿垂直方向依次设置的第一旋转电机、与第一旋转电机输出轴连接的联轴器、与联轴器连接的主轴；以及旋转平台，其通过法兰盘与所述主轴连接，其沿横向的一侧设有可调配重组件，沿横向的另一侧设有第二动力装置，该第二动力装置包括安装在所述旋转平台上的第二旋转电机，该第二旋转电机输出轴用于与倾角传感器连接。本发明具有结构简单、操作方便、通用性强的特点。

Description

一种用于测试加速度对倾角传感器影响的试验装置及方法

技术领域

本发明属于电子元器件性能测试技术领域，尤其是涉及一种当沿倾转轴轴向存在加速度，以及安装位置有误差时，用于检验倾角传感器测量性能的试验装置。

背景技术

高精度倾角传感器芯片，例如基于3D-MEMS的高精度双轴倾角传感器芯片，其传感元件在测量时需要与测量平台保持平行，并且传感器双轴需相互垂直。当倾角传感器静止时，也就是侧面和垂直方向没有加速度作用，则作用在其上面的只有重力加速度g，重力垂直轴与加速度传感器灵敏轴之间的夹角就是倾斜角。

双轴倾角传感器多应用在国防建设和民用的许多领域，涉及到控制、位移旋转检测、倾角测量，如坦克火控系统、车载雷达、以及动车速度检测和控制等。在检测过程中，需要对被检测面的倾斜角度进行绝对测量，并且要求精度高、数字化且响应快速。

然而，现阶段传感器的检测多是在静态或超低转速动态情况下进行，如果在被测对象沿倾转轴轴向有加速度或绕倾转轴偏心旋转的情况下对被测对象的倾斜角度(围绕X轴)进行测量，则被测对象沿X轴向的加速度和偏心旋转时产生的离心加速度会干扰倾角传感器角度测量的准确性，使测试出数据与实际数据产生较大误差。

发明内容

本发明旨在提供一种用于测试加速度对倾角传感器影响的试验装置及方法，用于测试倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器的影响。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供了一种试验装置，用于测试倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器性能影响，该试验装置包括：

固定机架；

可调电机安装架，与所述固定机架连接，并可相对于所述固定机 架沿垂直方向偏转预定角度；

第一动力装置，安装在所述可调电机安装架上，包括沿垂直方向依次设置的第一旋转电机、与第一旋转电机输出轴连接的联轴器、与联轴器连接的主轴；以及

旋转平台，其通过法兰盘与所述主轴连接，其沿横向的一侧设有可调配重组件，沿横向的另一侧设有第二动力装置，该第二动力装置包括安装在所述旋转平台上的第二旋转电机，该第二旋转电机输出轴用于与倾角传感器连接。

在一些其他实施例中，还包括套设在所述主轴外围的第一导电滑环以及套设在所述第二旋转电机输出轴外围的第二导电滑环，用于记录对应旋转电机的圈数和转速。

在一些其他实施例中，所述可调配重组件包括连接在所述旋转平台上的配重底板、安装在所述配重底板上的调节螺杆以及由所述调节螺杆驱动在所述配重底板上沿横向滑动以调整配重距离的公转配重块。

在一些其他实施例中，所述固定机架上设有用于显示偏转角度的显示机构以及用于将所述可调电机安装架相对于该固定机架锁定在该偏转角度的锁定机构。

在一些其他实施例中，还包括光电门，用于检测所述旋转平台的转速，并记录时间。

在一些其他实施例中，所述可调电机安装架包括第一横架和第二横架，所述第一旋转电机安装在该第一横架上，所述联轴器、第一导电滑环以及主轴的一部分位于第一横架和第二横架之间，所述主轴输出端向上穿出第二横架。

根据本发明的第二方面，还提供了一种使用所述试验装置的试验方法，用于测试倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器性能影响，该试验方法包括：

将可调电机安装架相对于固定机架偏置一预定角度，以模拟倾角传感器敏感平面与水平面形成的俯仰角；

将可调配重组件和第二动力装置调节到平衡位置，获得所需的公转半径；

启动第一旋转电机，通过主轴驱动旋转平台转动(公转)，旋转平台上的公转配重块、第二动力装置公转，以公转离心加速度模拟倾角传感器倾转轴轴向的加速度；

以及启动第二旋转电机，驱动倾角传感器旋转(自转)，倾角传感器自转，可以模拟倾角传感器的安装偏心误差产生的离心加速度和滚转角产生环境。

在一些其他实施例中，在所述第一旋转电机和所述第二旋转电机均处于运行状态时，获取试验数据。

在一些其他实施例中，在所述第一旋转电机处于运行状态且第二旋转电机处于停止状态下，获取第一试验数据。

在一些其他实施例中，在第二旋转电机运行的状态下且第一旋转电机处于停止状态下，获取第二试验数据。

由于采用上述技术方案，本发明具有如下的有益效果：

本发明测试倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器性能影响因素时，利用第一动力装置可以实现倾角传感器公转，用来模拟倾角传感器滚转时沿倾转轴轴向加速度对其的影响，利用第二动力装置可以实现倾角传感器自转，用来模拟传感器安装偏心误差产生的离心加速度和滚转角产生环境，进而通过同时进行公转和自转模拟出倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器测量倾角准确的影响程度，具有结构简单、操作方便、通用性强的特点。

附图说明

图1是根据本发明实施例的试验装置结构示意图；

图2是电机安装架及第一动力装置结构示意图；

图3是可调配重组件结构示意图；

图4是第二动力装置结构示意图；

图5是倾角传感器外部结构示意图；

图6为本发明测试加速度对倾角传感器测量性能影响的试验装置原理图。

附图中：

1-固定机架；

2-可调电机安装架；

3-第一动力装置，301-第一旋转电机，302-联轴器，303-第一导电滑环， 304-主轴；

4-法兰盘；

5-光电门；

6-旋转平台；

7-可调配重组件，701-配重块安装底板，702-公转配重块，703-调节螺杆；

8-第二动力装置，801-第二旋转电机，802-第二导电滑环，803-倾角传感器；

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本发明的技术方案进行更详细地描述。

本发明提供了一种用于测试倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器性能影响的试验装置，用于研究当双轴倾角传感器在动态情况下所测倾角不准确的影响因素。具体而言，本发明中运用公转和自转试验装置模拟双轴倾角传感器在动态条件下倾转轴轴向加速度和安装误差对倾角传感器的影响。

参照图1，根据本发明的实施例，该试验装置包括固定机架1以及设置在固定机架1上的可调电机安装架2。所述固定机架1安装在固定面上，可调电机安装架2与固定机架1连接，并可相对于固定机 架1沿垂直方向偏转预定角度。

优选地，固定机架1上设有用于显示偏转角度的显示机构以及用于将可调电机安装架2相对于固定机架1锁定在该偏转角度的锁定机构。

参照图2，可调电机安装架2上安装有第一动力装置3，该第一动力装置3 包括沿垂直方向依次设置的第一旋转电机301、与第一旋转电机301输出轴连接的联轴器302、与联轴器302连接的主轴304以及套设在主轴304外围的第一导电滑环303。

所述可调电机安装架2至少包括沿水平方式设置的第一横架和第二横架，所述第一旋转电机301安装在该第一横架上，联轴器302、第一导电滑环303以及主轴304的一部分位于第一横架和第二横架之间，所述主轴304输出端向上穿出第二横架，并通过法兰盘4与一旋转平台6连接，所述第一导电滑环303 与该法兰盘4连接。

旋转平台6沿横向的一侧设有可调配重组件7，沿横向的另一侧设有第二动力装置8。

参照图1、3，可调配重组件7用于实现公转部件的动态平衡，包括连接在旋转平台6上的配重底板701、安装在配重底板701上的调节螺杆703以及由调节螺杆703驱动在配重底板701上沿横向滑动以微调配重距离的公转配重块 702。

本发明中，所述可调配重组件7、第二动力装置8在旋转平台6上的安装平面与所述主轴304正交。

参照图1、4、5，第二动力装置8用于模拟倾角传感器由安装偏心误差产生的离心加速度和滚转角激励环境，包括安装在旋转平台6上的第二旋转电机801，该第二旋转电机801输出轴用于与倾角传感器803连接，第二导电滑环穿802 套设在该第二旋转电机801输出轴外围。

此外，还包括设置在可调电机安装架上的光电门5，用于记录公转时间、转速等参数。

以下对采用上述装置测试倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器性能影响的试验方法进行说明。

根据本发明的一个实施例，该方法包括如下步骤：

(1)将可调电机安装架2相对于固定机架1偏置一个α角，模拟倾角传感器敏感平面与水平面形成的俯仰角。如图6所示，此时第一动力装置3以及水平旋转平台6相应旋转α角。

(2)将可调配重组件7和第二动力装置8调节到平衡位置，获得所需的公转半径R，如图6所示。所述平衡位置指旋转平台6及其上的可调配重组件7和第二动力装置8构成的组件整体的质心位于所述主轴304中心轴线上的位置，该位置使得所述主轴能够驱动旋转平台进行无偏心地旋转。

(3)启动第一旋转电机301，通过主轴304驱动旋转平台6转动，旋转平台6上的公转配重块、第二动力装置公转，实现以公转离心加速度模拟倾角传感器在倾转轴轴向的加速度；

同时，启动第二旋转电机801，驱动倾角传感器803旋转以实现倾角传感器 803自转，模拟倾角传感器的安装偏心误差产生的离心加速度和滚转角β产生环境。

其中，第一导电滑环303对第一旋转电机301的圈数和转速n₁进行记录，第二导电滑环802对第二旋转电机801的圈数和转速n₁进行记录。

本发明应用第一动力装置公转和第二动力装置自转模拟倾角传感器倾转轴轴向运动的加速度和由于安装误差形成的自转离心加速度对倾角传感器测试沿倾转轴滚转角的影响进行试验，不仅可以测量自转离心加速度对其倾角传感器测量滚转角的影响，而且还可以测量公转机构以某一倾角公转模拟倾转轴轴向加速度对倾角传感器测量滚转角影响。

通过公转和自转同时运行，分别模拟由安装偏心误差产生的离心加速度和滚转角产生环境以及倾转轴轴向加速度对倾角传感器测量滚转角影响。

本试验装置使用范围广泛，通用性强，且本装置结构简单，操作方便。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种试验装置，用于测试倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器性能影响，其特征在于，该试验装置包括：

固定机架；

可调电机安装架，与所述固定机架连接，并能够相对于所述固定机 架沿垂直方向偏转预定角度；

第一动力装置，安装在所述可调电机安装架上，包括沿垂直方向依次设置的第一旋转电机、与第一旋转电机输出轴连接的联轴器、与联轴器连接的主轴；以及

旋转平台，其通过法兰盘与所述主轴连接，其沿横向的一侧设有可调配重组件，沿横向的另一侧设有第二动力装置，该第二动力装置包括安装在所述旋转平台上的第二旋转电机，该第二旋转电机输出轴用于与倾角传感器连接。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括套设在所述主轴外围的第一导电滑环以及套设在所述第二旋转电机输出轴外围的第二导电滑环，用于记录对应旋转电机的圈数和转速。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述可调配重组件包括连接在所述旋转平台上的配重底板、安装在所述配重底板上的调节螺杆以及由所述调节螺杆驱动在所述配重底板上沿横向滑动以调整配重距离的公转配重块。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述固定机架上设有用于显示偏转角度的显示机构以及用于将所述可调电机安装架相对于该固定机架锁定在该偏转角度的锁定机构。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，还包括光电门，用于检测所述旋转平台的转速，并记录时间。

6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述可调电机安装架包括第一横架和第二横架，所述第一旋转电机安装在该第一横架上，所述联轴器、第一导电滑环以及主轴的一部分位于第一横架和第二横架之间，所述主轴的输出端向上穿出第二横架。

7.一种使用权利要求1-6任一项所述的试验装置的试验方法，用于测试倾转轴轴向加速度及安装偏心对倾角传感器性能影响，其特征在于，该试验方法包括：

将可调电机安装架相对于固定机架偏置一预定角度，以模拟倾角传感器敏感平面与水平面形成的俯仰角；

将可调配重组件和第二动力装置调节到平衡位置，获得所需的公转半径；

启动第一旋转电机，通过主轴驱动旋转平台转动，旋转平台上的公转配重块、第二动力装置公转，以公转离心加速度模拟倾角传感器在倾转轴轴向加速度；

以及启动第二旋转电机，驱动倾角传感器旋转，以实现倾角传感器自转，模拟倾角传感器的安装偏心误差产生的离心加速度和滚转角产生环境。

8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于，在所述第一旋转电机和所述第二旋转电机均处于运行状态时，获取试验数据。

9.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于，在所述第一旋转电机处于运行状态且第二旋转电机处于停止状态下，获取第一试验数据。

10.根据权利要求7或9所述的试验方法，其特征在于，在第二旋转电机运行的状态下且第一旋转电机处于停止状态下，获取第二试验数据。

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