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專利名稱：一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸系角加速度測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置。
背景技術(shù)：
隨著自動控制技術(shù)的發(fā)展，控制對象越來越復(fù)雜，對控制系統(tǒng)精度與魯棒性的要求也越來越高。在目前的伺服控制算法中可以采用融入軸系角加速度信號來有效提高控制系統(tǒng)的精度和魯棒性。但是有些控制對象的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動方式相對復(fù)雜，這就導(dǎo)致了控制對象模型的難以準(zhǔn)確建立，而在這種情況下通過對控制對象建模來得到高精度、寬響應(yīng)帶寬的角加速度信號已無法實(shí)現(xiàn)。有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度信號的獲得可以采用直接測量的方法，目前具有測量范圍靈活可調(diào)且具有高精度、寬響應(yīng)帶寬的角加速度測量裝置在國內(nèi)尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在測量精度低、響應(yīng)帶寬窄、測量范圍不可調(diào)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置包括:測量支架、第一線加速度計(jì)、第二線加速度計(jì)、第一濾波電路板、第二濾波電路板、信號處理板、第一線加速度計(jì)固定板和第二線加速度計(jì)固定板，測量支架中部設(shè)有通孔，通孔的兩側(cè)對稱設(shè)有旋臂；第一線加速度計(jì)固定板和第二線加速度計(jì)固定板共面設(shè)置且均與測量支架垂直，第一線加速度計(jì)固定板和第二線加速度計(jì)固定板分別 與測量支架的兩個旋臂滑動連接；第一線加速度計(jì)和第一濾波電路板分別固定在第一線加速度計(jì)固定板的前端面和后端面上，第二線加速度計(jì)和第二濾波電路板分別固定在第二線加速度計(jì)固定板的前端面和后端面上；第一線加速度計(jì)與第一濾波電路板通過電纜連接；第二線加速度計(jì)與第二濾波電路板通過電纜連接；信號處理板通過電纜分別與第一濾波電路板和第二濾波電路板連接。上述測量支架的兩個旋臂上分別刻有刻度，精度為0.001m。上述測量裝置的測量范圍由第一線加速度計(jì)和第二線加速度計(jì)的量程以及二者之間的距離確定。上述第一線加速度計(jì)和第二線加速度計(jì)的最大量程均為19.6m/s2，精度為10_4X9.8m/s2，二者之間的距離為0.1πΓθ.2m ;測量裝置的測量范圍為11229.97。/S2 22459.95° /s2，測量精度為0.56。/s2 1.12。/s2，頻率響應(yīng)帶寬為(Tl80Hz。本發(fā)明的有益效果是:該測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量精度高，響應(yīng)帶寬寬且測量范圍靈活可調(diào)；該裝置能夠?yàn)樗欧刂扑惴ㄌ峁┚_的軸系角加速度信號，可進(jìn)一步提聞伺服控制系統(tǒng)的精度和魯棒性。


圖1是本發(fā)明高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的右后視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置包括:測量支架1、第一線加速度計(jì)2、第二線加速度計(jì)3、第一濾波電路板5、第二濾波電路板9、信號處理板6、第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8，測量支架I中部設(shè)有通孔，通孔的兩側(cè)對稱設(shè)有旋臂；第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8共面設(shè)置且均與測量支架I垂直，第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8分別與測量支架I的兩個旋臂滑動連接；第一線加速度計(jì)2和第一濾波電路板5分別固定在第一線加速度計(jì)固定板7的前端面和后端面上，第二線加速度計(jì)3和第二濾波電路板9分別固定在第二線加速度計(jì)固定板8的前端面和后端面上；第一線加速度計(jì)2與第一濾波電路板5通過電纜連接；第二線加速度計(jì)3與第二濾波電路板9通過電纜連接；信號處理板6通過電纜分別與第一濾波電路板5和第二濾波電路板9連接。測量支架I軸系對稱的兩個旋臂上分別刻有刻度，且長度可調(diào)，調(diào)節(jié)精度為0.001米。測量裝置的測量范圍由第一線加速度計(jì)2和第二線加速度計(jì)3的量程以及二者之間的距離確定。本發(fā)明采用的第一線加速度計(jì)2和第二線加速度計(jì)3的最大量程均為19.6m/s2，精度為10_4 X 9.8m/s2，其頻率響應(yīng)帶寬均為200Hz，二者之間的距離為
0.ΙπΓΟ.2m，則測量裝置的最大測量范圍為11229.97° /s2 22459.95° /s2，測量精度為
0.56° /s2 L 12。/s2，頻率響應(yīng)帶寬為(Tl80Hz。應(yīng)用本發(fā)明的測量裝置對有限轉(zhuǎn)角力矩電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸角加速度進(jìn)行測量時，其操作過程如下:第一步:保持有限轉(zhuǎn)角力矩電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸系4豎直向上放置，將測量支架I水平放置并將其中部的孔套在有限轉(zhuǎn)角力矩電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸系4上，通過法蘭將二者固定。第二步:分別滑動測量支架I兩側(cè)旋臂上的第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8，使二者分別位于以有限轉(zhuǎn)角力矩電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸系4為對稱軸的對稱位置，然后分別將它們與測量支架I上對應(yīng)的旋臂固定，并將兩固定板固定位置對應(yīng)的刻度數(shù)值輸入到信號處理板6中儲存。通過這一過程確定本發(fā)明的角加速度測量裝置的角加速度測量分辨率與最大測量范圍。第三步:啟動本發(fā)明的角加速度測量裝置，并使有限轉(zhuǎn)角軸系4開始轉(zhuǎn)動，第一線加速度計(jì)2和第二線加速度計(jì)3分別測量到它們各自所在位置的線加速度信號。這兩個線加速度信號分別經(jīng)第一濾波電路板5和第二濾波電路板9濾波處理,濾除信號中的干擾雜波，所得的兩個線加速度數(shù)值信號分別送入信號處理板6中儲存。第四步:信號處理板6分別調(diào)取已存儲的兩個加速度計(jì)位置刻度數(shù)值和二者對應(yīng)的加速度計(jì)測量的線加速度數(shù)值，利用角加速度公式:角加速度=線加速度/軸半徑，分別求得第一線加速度計(jì)固定板7和第二線加速度計(jì)固定板8上對應(yīng)的角加速度數(shù)值，然后再對這兩個角加速度數(shù)值求平均值，即可得到有限轉(zhuǎn)角力矩電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸角加速度。應(yīng)用本發(fā)明的測量裝置時，第一、第二線加速度計(jì)的測量范圍、精度與所采用線加速度計(jì)的類型有關(guān)。采用不同線加速度計(jì)，得到的角加速度的測量范圍與分辨率也會不同。第一、第二線加速度計(jì)安裝位置的確定方法是:使有限轉(zhuǎn)角力矩電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸系過測量支架I通孔的圓心，則將該圓心設(shè)為測量支架I的刻度中心零點(diǎn)。設(shè)第一線加速度計(jì)2安裝旋臂為正刻度，第二線加速度計(jì)3安裝旋臂為負(fù)刻度，則在確定第一線加速度計(jì)2和第二線加速度計(jì)3的安裝位置時，應(yīng)始終保持其二者相對刻度中心零點(diǎn)左右對稱。例如:當(dāng)?shù)谝痪€加速度計(jì)2安裝于0.1m位置時，第二線加速度計(jì)3則應(yīng)安裝于-0.1m位置，通
過公式
權(quán)利要求
1.一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置，其特征在于，該裝置包括測量支架(1)、第一線加速度計(jì)(2 )、第二線加速度計(jì)(3 )、第一濾波電路板(5 )、第二濾波電路板(9 )、信號處理板(6)、第一線加速度計(jì)固定板(7)和第二線加速度計(jì)固定板(8)，測量支架(1)中部設(shè)有通孔，通孔的兩側(cè)對稱設(shè)有旋臂；第一線加速度計(jì)固定板(7)和第二線加速度計(jì)固定板(8)共面設(shè)置且均與測量支架(1)垂直，第一線加速度計(jì)固定板(7)和第二線加速度計(jì)固定板(8)分別與測量支架(1)的兩個旋臂滑動連接；第一線加速度計(jì)(2)和第一濾波電路板(5)分別固定在第一線加速度計(jì)固定板(7)的前端面和后端面上，第二線加速度計(jì)(3)和第二濾波電路板(9)分別固定在第二線加速度計(jì)固定板(8)的前端面和后端面上；第一線加速度計(jì)(2)與第一濾波電路板(5)通過電纜連接；第二線加速度計(jì)(3)與第二濾波電路板(9)通過電纜連接；信號處理板(6)通過電纜分別與第一濾波電路板(5)和第二濾波電路板(9)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置，其特征在于，所述測量支架(1)的兩個旋臂上分別刻有刻度，精度為0.001m。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置的測量范圍由第一線加速度計(jì)(2)和第二線加速度計(jì)(3)的量程以及二者之間的距離確定。
4.如權(quán)利要求1或3所述的一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置，其特征在于，所述第一線加速度計(jì)(2)和第二線加速度計(jì)(3)的最大量程均為19.6m/s2，精度為10_4X9.8m/s2，二者之間的距離為0.1m-0.2m ;測量裝置的測量范圍為11229.97。/S2 22459.95° /s2，測量精度為0.56。/s2 1.12。/s2，頻率響應(yīng)帶寬為0-l80Hz。
全文摘要
一種高精度有限轉(zhuǎn)角軸系角加速度的測量裝置屬于軸系角加速度測量領(lǐng)域，該裝置包括測量支架、兩個線加速度計(jì)、兩個線加速度計(jì)安裝板、兩個濾波電路和信號處理板；該裝置利用兩個軸對稱線加速度計(jì)測量得到軸系線加速度，經(jīng)濾波后，由信號處理板處理成角加速度信號。本發(fā)明測量裝置測得的角加速度信號具有高精度、寬響應(yīng)帶寬的優(yōu)點(diǎn)，且可根據(jù)實(shí)際需要對角加速度測量精度與范圍作相應(yīng)調(diào)節(jié)；該裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量精確，為伺服控制算法提供了精確的軸系角加速度信號，可進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)精度和魯棒性。
文檔編號G01P15/00GK103197098SQ20131006622
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者孔德杰, 程志峰, 李嘉全, 蓋竹秋, 戴明 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所