高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法技术

本发明专利技术涉及陀螺仪H型动压电机的测试方法，具体涉及一种高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法，用于解决通过监测H型动压电机的工作功率稳定性不能反映转子质心位置的变化范围、H型动压电机逐次启动转子质心位置的重复性，以及H型动压电机在翻转过程中转子质心稳定性的变化，进而导致陀螺仪表随机漂移变大，漂移系数稳定性变差的不足之处。该高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法通过第一传感器、第二传感器、第三传感器测量转子质心在XOY面上的位移变化，将转子质心在空间坐标系XOY面上的位移变化数据，绘制成平面坐标系上的位移变化曲线，并通过判读位移变化曲线评价H型动压电机的转子工作稳定性。变化曲线评价H型动压电机的转子工作稳定性。变化曲线评价H型动压电机的转子工作稳定性。

【技术实现步骤摘要】
高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法


[0001]本专利技术涉及陀螺仪H型动压电机的测试方法，具体涉及一种高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法。

技术介绍

[0002]动压陀螺电机是二、三浮陀螺仪表的“核心”，为仪表提供稳定的动量矩，动压陀螺电机转子的稳定性决定着陀螺仪表的干扰力矩的大小，进而影响空间飞行器、运载体的测量姿态、位置精度，动压陀螺电机技术在空间站、卫星、运载飞船等领域有着广泛的应用。
[0003]动压陀螺电机由于采用动压气浮轴承，其工作过程中，依靠泵入气压使转子定子分开，其工作间隙往往仅有1μm~3μm。动压陀螺电机的转子工作稳定性是由支承电机的气浮轴承的加工精度和装配精度所决定的，对气浮轴承的加工、装配精度要求在几百纳米以内，在生产过程中往往不能直接测量，只能在动压陀螺电机装配到仪表后通过仪表测量精度进行间接的反映。
[0004]H型动压电机是动压陀螺电机的一种，其转子支承形式是由H型的气浮轴承构成，当H型动压电机在理想状态下工作时，其转子绕其旋转轴旋转，且转子质心轨迹维持不变，在H型动压电机进行逐次启动的情况下，转子质心总能稳定的工作在同一位置。但是由于加工及装配误差的影响，实际工作时其转子质心是在一定范围内不断波动的，当H型动压电机进行逐次启动后，其转子质心会发生偏离，导致陀螺仪表随机漂移变大，漂移系数稳定性变差。
[0005]现有H型动压电机的转子工作稳定性主要通过监测H型动压电机的工作功率稳定性来间接反映，由于电机功率变化率是反映电机负载变化的综合量，并不能细分对应到转子质心位置的变化，因此，该方法存在以下的问题：（1）不能反映转子质心位置的变化范围；（2）不能反映H型动压电机逐次启动转子质心位置的重复性；（3）不能反映H型动压电机在翻转过程中转子质心稳定性的变化。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决通过监测H型动压电机的工作功率稳定性不能反映转子质心位置的变化范围、H型动压电机逐次启动转子质心位置的重复性，以及H型动压电机在翻转过程中转子质心稳定性的变化，进而导致陀螺仪表随机漂移变大，漂移系数稳定性变差的不足之处，而提供一种高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法。
[0007]为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供了如下技术解决方案：一种高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：步骤1、在待测试H型动压电机上建立空间坐标系，原点O为转子质心的位置，Z轴与定子轴线重合，XOY面与转子的径向平面重合；将定子固定在旋转机构上，Z轴水平、Y轴正向竖直向上，X轴与旋转机构的旋转轴重合；
步骤2、在旋转机构上设置第一传感器、第二传感器、第三传感器，用于测量转子质心在XOY面上的位移变化；步骤3、使待测试H型动压电机稳定工作30min以上，保证其温度场已经稳定后，以此时转子质心的位置坐标为原点（0,0），建立平面坐标系，平面坐标系的XOY面与转子的径向平面重合；步骤4、驱动旋转机构使待测试H型动压电机绕X轴转动一周，并采集转子质心空间坐标系XOY面上的位移变化数据；步骤5、根据步骤4得到的转子质心在空间坐标系XOY面上的位移变化数据，绘制平面坐标系上的位移变化曲线，并在位移变化曲线中设置多个标记点；步骤6、判读位移变化曲线；判断多个标记点是否满足预设要求，若是，则完成高精度陀螺仪H型动压电机的工作稳定性测试，否则将该H型动压电机返修处理。
[0008]进一步地，步骤3中，所述第一传感器、第三传感器均位于Y轴上，且沿待测试H型动压电机对称分布，第二传感器位于XOY面上，且距离X轴、Y轴距离相等；第一传感器、第二传感器、第三传感器均为电容传感器，且测量端均靠近转子设置。
[0009]进一步地，所述步骤4具体为：步骤4.1、使待测试H型动压电机工作Amin后，驱动旋转机构以r转每分钟的速率进行旋转；步骤4.2、当待测试H型动压电机旋转到空间坐标系Y轴负向竖直向上时，关闭旋转机构Amin；步骤4.3、驱动旋转机构以r转每分钟的速率继续进行旋转，当待测试H型动压电机旋转到空间坐标系Y轴正向竖直向上时，关闭旋转机构；使待测试H型动压电机继续工作Amin；采集自待测试H型动压电机稳定工作至停止工作过程的转子质心空间坐标系XOY面上的位移变化数据。
[0010]进一步地，步骤5中，所述在位移变化曲线中设置多个标记点具体为：定义步骤4.1的Amin内的转子质心的位置坐标为a；定义步骤4.2的Amin内的转子质心的位置坐标为e；定义步骤4.3的Amin内的转子质心的位置坐标为h；定义位移变化曲线中Y轴上的最低点为b，Y轴上的最高点为f，X轴上的最低点为g，X轴上的最高点为c。
[0011]进一步地，所述步骤6具体为：步骤6.1、将a的轨迹做最大直径圆，判断其半径是否不大于0.01μm，若是，则进行步骤6.2，否则将该H型动压电机返修处理；步骤6.2、将b与c、f 与g的数据进行线性回归计算，判断b与c、f 与g的线性度是否均不超过0.02μm，若是，则进行步骤6.3，否则将该H型动压电机返修处理；步骤6.3、将e的轨迹做最大直径圆，计算圆心的Y轴坐标值，判断圆心的Y轴坐标值的绝对值是否小于0.1μm，若是，则进行步骤6.4，否则将该H型动压电机返修处理；步骤6.4、将h的轨迹做最大直径圆，计算圆心到（0,0）点的距离，判断该距离是否小于0.03μm，若是，则完成高精度陀螺仪H型动压电机的工作稳定性测试，并将该H型动压电机交付用于装配二浮陀螺，否则将该H型动压电机返修处理。
[0012]进一步地，步骤4中，所述Amin为5~10min，所述r取1。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法，通过第一传感器、第二传感器、第三传感器测量转子质心在XOY面上的位移变化，将转子质心在空间坐标系XOY面上的位移变化数据，绘制成平面坐标系上的位移变化曲线，并通过判读位移变化曲线评价H型动压电机的转子工作稳定性；本专利技术解决了无法直接测量H型动压电机的转子工作稳定性的问题，本专利技术能够反映转子质心的位置的变化范围、H型动压电机逐次启动转子质心的位置的重复性，以及H型动压电机在翻转过程中转子质心稳定性的变化。
[0014]（2）本专利技术高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法，能够筛选出具有较高可靠性的H型动压电机，进而保证二浮陀螺随机漂移精度及系数稳定性，极大的保证了二浮陀螺的可靠性及合格率。
附图说明
[0015]图1为本专利技术高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法实施例中第一传感器、第二传感器、第三传感器的分布示意图；图2为本专利技术实施例中在待测试H型动压电机上所建立的空间坐标系的示意图；图3为本专利技术实施例中步骤5所绘制的位移变化曲线的示意图。
[0016]附图标记说明如下：1
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转子；2
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定子；3
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第一传感器；4
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第二传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、在待测试H型动压电机上建立空间坐标系，原点O为转子质心的位置，Z轴与定子(2)轴线重合，XOY面与转子(1)的径向平面重合；将定子(2)固定在旋转机构上，Z轴水平、Y轴正向竖直向上，X轴与旋转机构的旋转轴重合；步骤2、在旋转机构上设置第一传感器(3)、第二传感器(4)、第三传感器(5)，用于测量转子质心在XOY面上的位移变化；步骤3、使待测试H型动压电机稳定工作30min以上，保证其温度场已经稳定后，以此时转子质心的位置坐标为原点（0,0），建立平面坐标系，平面坐标系的XOY面与转子(1)的径向平面重合；步骤4、驱动旋转机构使待测试H型动压电机绕X轴转动一周，并采集转子质心空间坐标系XOY面上的位移变化数据；步骤5、根据步骤4得到的转子质心在空间坐标系XOY面上的位移变化数据，绘制平面坐标系上的位移变化曲线，并在位移变化曲线中设置多个标记点；步骤6、判读位移变化曲线；判断多个标记点是否满足预设要求，若是，则完成高精度陀螺仪H型动压电机的工作稳定性测试，否则将该H型动压电机返修处理。2.根据权利要求1所述的高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法，其特征在于：步骤3中，所述第一传感器(3)、第三传感器(5)均位于Y轴上，且沿待测试H型动压电机对称分布，第二传感器(4)位于XOY面上，且距离X轴、Y轴距离相等；第一传感器(3)、第二传感器(4)、第三传感器(5)均为电容传感器，且测量端均靠近转子(1)设置。3.根据权利要求2所述的高精度陀螺仪的H型动压电机工作稳定性测试方法，其特征在于，所述步骤4具体为：步骤4.1、使待测试H型动压电机工作Amin后，驱动旋转机构以r转每分钟的速率进行旋转；步骤4.2、当待测试H型动压电机旋转到空间坐标系Y轴负向竖直向上时，关闭旋转机构A...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫亚超，王建青，党建军，张培新，张海雄，任建涛，曹耀平，
申请(专利权)人：西安航天精密机电研究所，
类型：发明
国别省市：