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一种 转动惯量校准装置及方法

阅读：621发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种转动惯量校准装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种转动惯量校准装置及方法，包括转动惯量标准件定位盘，转动惯量标准件定位盘中心为回转中心定位孔，转动惯量标准件定位盘绕穿过回转中心定位孔的旋转轴水平转动，在转动惯量标准件定位盘的左右两端分别放置转动惯量标准件，且在转动惯量标准件定位盘上有用于定位转动惯量标准件的标准件定位孔。，下面是一种转动惯量校准装置及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种转动惯量校准装置，其特征在于：包括转动惯量标准件定位盘(2)，转动惯量标准件定位盘(2)中心为回转中心定位孔(3)，转动惯量标准件定位盘(2)绕穿过回转中心定位孔(3)的旋转轴水平转动，在转动惯量标准件定位盘(2)的左右两端分别放置转动惯量标准件(1)。
2.根据权利要求1所述的一种转动惯量校准装置，其特征在于：在转动惯量标准件定位盘(2)上有用于定位转动惯量标准件(1)的标准件定位孔(4)。
3.一种应用如权利要求1所述的转动惯量校准装置的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：不放置转动惯量标准件(1)的情况下，将转动惯量校准装置加载至气浮台上，并驱动其工作，得到转动惯量示值J1i；
S2：将转动惯量校准装置脱离气浮台，
S3：重复S1至S2的步骤三次，从而得到转动惯量J1i，i＝1，2，3，并取的J1i均值记为J1；
S4：在转动惯量标准件定位盘(2)的对称位置加载转动惯量标准件(1)，并固定转动惯量标准件(1)；
S5：将转动惯量校准装置加载至气浮台上，并驱动其工作，得到转动惯量示值J2i；
S6：将转动惯量校准装置脱离气浮台；
S7：重复S5至S6的步骤三次，从而得到转动惯量J2i，i＝1，2，3，并取的J2i均值记为J2；
S7：计算转动惯量标准件(1)对转动惯量标准件定位盘(2)中心的旋转轴的转动惯量值作为转动惯量参考值JR；
S8：通过JT＝J2-J1，得到测试结果JT；
S9：对JT与JR数值的一致性进行比较；
S10：将转动惯量标准件(1)加载到转动惯量标准件定位盘(2)的不同位置，重复S5至S9，直到覆盖全部测试范围。
4.根据权利要求3所述的一种转动惯量校准方法，其特征在于：还包括S11：将实验系统复原。
5.根据权利要求3所述的一种转动惯量校准方法，其特征在于：所述S4中，通过在标准件定位孔(4)安装定位销来固定转动惯量标准件1。
6.根据权利要求3所述的一种转动惯量校准方法，其特征在于：所述S4中，保证左右两侧的转动惯量标准件(1)对称。
7.根据权利要求3所述的一种转动惯量校准方法，其特征在于：所述S7中，J0为转动惯量标准件(1)自身转动惯量。
8.根据权利要求3所述的一种转动惯量校准方法，其特征在于：所述S7中，m0为转动惯量标准件(1)的质量。
9.根据权利要求3所述的一种转动惯量校准方法，其特征在于：所述S7中，l0为转动惯量标准件(1)到转动惯量标准件定位盘(2)中心旋转轴的距离。

说明书全文

一种转动惯量校准装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于校准装置领域，具体涉及一种转动惯量校准装置及方法。

背景技术

[0002] 转动惯量(Moment of Inertia)是刚体转动时惯性的量度，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。电磁系仪表的指示系统，因线圈的转动惯量不同，可分别用于测量微小电流(检流计)或电量(冲击电流计)。在发动机叶片、飞轮、陀螺以及人造卫星的外形设计上，精确地测定转动惯量，都是十分必要的。

[0003] 现有转动惯量校准方法，通常采用机械外形固定的刚体作为转动惯量标准，其外形一般为圆柱体，其转动惯量参考值为理论计算结果。由于材料内部密度分配不均匀的问题，其理论计算结果往往与真实值有一定差距，且该误差是未知量且不可忽略。若采用该方法进行校准，会引入该误差导致校准结果失准。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于：克服现有技术的不足之处，提供一种基于转动惯量平行轴定理的“转动惯量误差放大法”，该方法可将转动惯量参考值溯源至长度和质量，并将标准的准确度提高到0.01％，从而克服了转动惯量量值无法溯源、难以实现高准确度测量的缺点。

[0005] 本发明的技术方案如下：一种转动惯量校准装置，包括转动惯量标准件定位盘，转动惯量标准件定位盘中心为回转中心定位孔，转动惯量标准件定位盘绕穿过回转中心定位孔的旋转轴水平转动，在转动惯量标准件定位盘的左右两端分别放置转动惯量标准件。

[0006] 在转动惯量标准件定位盘上有用于定位转动惯量标准件的标准件定位孔[0007] 包括以下步骤：

[0008] S1：不放置转动惯量标准件的情况下，将转动惯量校准装置加载至气浮台上，并驱动其工作，得到转动惯量示值J1i；

[0009] S2：将转动惯量校准装置脱离气浮台，

[0010] S3：重复S1至S2的步骤三次，从而得到转动惯量J1i，i＝1，2，3，并取的J1i均值记为J1；

[0011] S4：在转动惯量标准件定位盘的对称位置加载转动惯量标准件，并固定转动惯量标准件；

[0012] S5：将转动惯量校准装置加载至气浮台上，并驱动其工作，得到转动惯量示值J2i；

[0013] S6：将转动惯量校准装置脱离气浮台；

[0014] S7：重复S5至S6的步骤三次，从而得到转动惯量J2i，i＝1，2，3，并取的J2i均值记为J2；

[0015] S7：计算转动惯量标准件对转动惯量标准件定位盘中心的旋转轴的转动惯量值作为转动惯量参考值JR；

[0016]

[0017] S8：通过JT＝J2-J1，得到测试结果JT；

[0018] S9：对JT与JR数值的一致性进行比较；

[0019] S10：将转动惯量标准件加载到转动惯量标准件定位盘的不同位置，重复S5至S9，直到覆盖全部测试范围；

[0020] 还包括S11：将实验系统复原。

[0021] 所述S4中，通过在标准件定位孔安装定位销来固定转动惯量标准件。

[0022] 所述S4中，保证左右两侧的转动惯量标准件1对称。

[0023] 所述S7中，J0为转动惯量标准件1自身转动惯量。

[0024] 所述S7中，m0为转动惯量标准件1的质量。

[0025] 所述S7中，l0为转动惯量标准件1到转动惯量标准件定位盘中心旋转轴的距离。

[0026] 本发明的显著效果在于：

[0027] (1)由于转动惯量的结果直接由扭矩和角度导出，不存在中间量值，可实现量值溯源到扭矩和角度的标准量。其他现有技术都需要中间量值(如扭杆的刚性系数)传递，无法实现转动惯量量值的直接溯源。本方法带来的效果之一是，不需要转动惯量标准件，即可实现转动惯量的准确测量。

[0028] (2)将现有技术的转动惯量测量精度，由0.5％提高至0.05％，提高一个数量级；

[0029] (3)在保证精度的前提下，将高低量程之比扩展至100倍以上；

[0030] (4)对于转动惯量较大的被测产品，测量时间也大幅缩短，测量时间仅与主动控制的扭摆周期相关，而主动控制的扭摆周期可以是固定的，不同于现有其他方法，扭摆周期会随转动惯量的增加而增加，一个周期可能会达到20s，完成10个周期的测量至少需要5min左右附图说明

[0031] 图1为本发明所述的转动惯量校准装置示意图

[0032] 图2为本发明所述的转动惯量校准装置俯视图

[0033] 图3为本发明所述的转动惯量校准装置转动惯量标准件示意图

[0034] 图中：1—转动惯量标准件，2—转动惯量标准件定位盘，3—回转中心定位孔，4—标准件定位孔

具体实施方式

[0035] 一种转动惯量校准装置，包括转动惯量标准件定位盘2，转动惯量标准件定位盘2中心为回转中心定位孔3，转动惯量标准件定位盘2绕穿过回转中心定位孔3的旋转轴水平转动，在转动惯量标准件定位盘2的左右两端分别放置转动惯量标准件1，且在转动惯量标准件定位盘2上有用于定位转动惯量标准件1的标准件定位孔4，

[0036] 一种转动惯量校准方法，包括以下步骤：

[0037] S1：不放置转动惯量标准件1的情况下，将转动惯量校准装置加载至气浮台上，并驱动其工作，得到转动惯量示值J1i；

[0038] S2：将转动惯量校准装置脱离气浮台，

[0039] S3：重复S1至S2的步骤三次，从而得到转动惯量J1i(i＝1，2，3)，并取的J1i均值记为J1；

[0040] S4：在转动惯量标准件定位盘2的对称位置加载转动惯量标准件1，并保证左右两侧的转动惯量标准件1对称，并通过在标准件定位孔4安装定位销来固定转动惯量标准件1；

[0041] S5：将转动惯量校准装置加载至气浮台上，并驱动其工作，得到转动惯量示值J2i[0042] S6：将转动惯量校准装置脱离气浮台

[0043] S7：重复S5至S6的步骤三次，从而得到转动惯量J2i(i＝1，2，3)，并取的J2i均值记为J2；

[0044] S7：计算转动惯量标准件1对转动惯量标准件定位盘2中心的旋转轴的转动惯量值作为转动惯量参考值JR

[0045]

[0046] J0为转动惯量标准件1自身转动惯量

[0047] m0为转动惯量标准件1的质量

[0048] l0为转动惯量标准件1到转动惯量标准件定位盘2中心旋转轴的距离[0049] S8：通过JT＝J2-J1，得到测试结果JT

[0050] S9：对JT与JR数值的一致性进行比较；

[0051] S10：将转动惯量标准件1加载到转动惯量标准件定位盘2的不同位置，重复S5至S9，直到覆盖全部测试范围；

[0052] S11：将实验系统复原。

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