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随时随地聊科研线加速度模拟转台—离心机动态半径测试的研究--《天津大学》2007年硕士论文
线加速度模拟转台—离心机动态半径测试的研究
【摘要】：
精密离心机是测试和标定高精度加速度计的惯导测试设备,它的精度直接影响被测加速度计的标定精度。离心机的动态半径是衡量离心机综合精度的一个重要参数,因此,如何精确测量离心机动态半径是离心机研制工作的关键。
本文根据北京航空精密机械研究所提出的QLS2-18型线加速度模拟转台——离心机动态半径测试问题,对精密离心机的动态半径测试方法进行深入研究。
在分析比较了以往的测试方法的基础上,提出了用高精度电容测微仪测量动态半径的方法,详细分析论证了测试方法的可行性。从测量原理出发,详细设计了技术路线,并对测试系统的机械、硬件、软件部分的设计进行了深入的探讨。具体开展工作如下:
1.在调研和资料综合的基础上,清晰的论述了包括工作半径、动态半径、静态半径在内的与精密离心机有关的概念。
2.通过对现有的精密离心机动态半径测量方法的分析比较,针对北京航空精密机械研究所QLS2-18型离心机特点,设计了利用高精度电容测微仪作为基准的测试方法,并对该测试方法的可行性进行了分析。
3.根据采用的测试方法设计了一套完整的动态半径测试系统,其中包括机械部分设计、硬件系统设计及软件系统设计。
4.为了保证测试系统具备良好的动态信号跟踪能力,对测试仪器进行了线性度、重复性的标定及稳定性试验,对数据采集处理设备进行了动态试验。
5.根据动态测试的特点以及误差分析的理论,对引起系统的误差因素进行了分析和归纳,并且对测试得到的动态半径进行初步误差分析和处理。
QLS2-18型离心机动态半径测试系统最终完成并交付使用,通过长期运行证明该测量系统的动态稳定性好、精度高。该项研究成果为国内精密离心机动态半径测试需求提供了一种先进的技术方法。
【关键词】：
【学位授予单位】：天津大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：TH824.4【目录】：
中文摘要2-3
ABSTRACT3-8
第一章 绪论8-22
1.2 课题背景及意义8-9
1.3 离心机相关研究的应用及现状9-15
1.3.1 惯性导航系统基本原理9-10
1.3.2 加速度计实验10-11
1.3.3 离心机的发展、现状及趋势11-15
1.4 QLS2-18 线加速度模拟转台——离心机15-17
1.5 离心机动态半径测试方法概述17-21
1.6 本论文的主要研究内容21-22
第二章 离心机动态半径测量原理22-30
2.1 动态半径测量原理及方法22-26
2.1.1 动态半径测量原理22-23
2.1.2 动态半径的有关概念23-24
2.1.3 动态半径的测量方法24-26
2.1.4 动态半径的测试系统的关键技术措施26
2.2 电容测微仪26-29
2.2.1 电容测微仪的测量原理26-28
2.2.2 电容测微仪的放大器波形28-29
2.3 本章小结29-30
第三章 离心机动态半径测试系统的设计30-48
3.1 动态半径测试系统的流程及任务30-31
3.2 动态半径测试系统中的机械设计31-34
3.2.1 QLS2-18 离心机台体31-32
3.2.2 动态半径测试系统机械设计32-33
3.2.3 电容传感器安装时的微调33-34
3.3 动态半径测试系统硬件部分设计34-40
3.3.1 串行通讯的基本概念34
3.3.2 串口通讯协议34-36
3.3.3 RM419 数据采集卡36-38
3.3.4 硬件部分测试可行性分析38-40
3.4 动态半径测试系统软件部分设计40-47
3.4.1 软件实现的主要功能41-43
3.4.2 测量软件的流程43-44
3.4.3 软件程序设计44-47
3.5 本章小结47-48
第四章 实验分析48-58
4.1 电容测微仪标定及数据处理48-53
4.1.1 电容测微仪线性度的标定48-50
4.1.2 电容传感器的稳定性实验分析50-51
4.1.3 电容传感器重复性标定分析51-53
4.2 精密离心机动态半径测试结果分析53-57
4.2.1 加速度及转速计算53-54
4.2.2 精密离心机动态半径测试结果分析54-57
4.3 本章小结57-58
第五章 误差分析58-68
5.1 仪器误差58-61
5.1.1 传感器制造误差引起的测量误差58-59
5.1.2 测量放大电路产生的误差59
5.1.3 信号源幅值不稳定产生的误差59-60
5.1.4 温度漂移产生的误差60
5.1.5 被测件曲率半径变化产生的测量误差60-61
5.2 动态测试误差61-67
5.2.1 动态测试的定义62-63
5.2.2 动态测量的基本特点63-64
5.2.3 动态测量误差基本概念64-65
5.2.4 精密离心机主轴回转精度对离心机工作半径的影响65-67
5.2.5 精密离心机转盘热膨胀对工作半径的影响67
5.3 精密离心机动态半径测试精度67
5.4 本章小结67-68
第六章 全文总结与展望68-69
参考文献69-72
发表论文和参加科研情况说明72-73
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离心机在高速旋转的过程中，由离心力所导致的运动使悬浮于液体中的固体物质形成沉淀，也就是悬浮体液中质量或体积较大的物体向转头半径最大的方向移动，而质量或体积较小的部分沉积在转头半径较近的地方。上面我们提到了离心力这个概念。离心机就是一个产生离心力的机器，离心力与转子半径、转速及样品质量有关：即F=Rmω2(F：离心力：R：半径：m：样品质量：w：转速)，离心力是衡量离心机最重要的参数之一，也是离心机档次的区别标准之一，离心机在出厂的时候都会给出该离心机的最大转速与离心力。我们都知道，转子的半径和样品质量在运转的时候是不变的，只有转速可以通过控制发生变化，因此我们往往习惯用转速来描述一个离心机。如：高速离心机，超高速离心机。&/span&
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