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上海安亭科學(xué)儀器廠

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上海安亭解析精密離心機的半徑動態(tài)

導(dǎo)讀:精密離心機動態(tài)半徑是影響其輸出加速度精確度的主要因素。為獲得精密離心機的動態(tài)半徑變化規(guī)律及影響因素，基于外基準法采用高精度電容測微儀測試不同轉(zhuǎn)速下的動態(tài)半徑。


返回列表 來源：未知 發(fā)布日期：2019-12-04 11:58【大 中 小】
精密離心機主要用于標定高精確度加速度計、高精確度陀螺儀等慣性器件，其輸出加速度精確度直接影響標定精確度。目前，國內(nèi)外精密離心機輸出加速度相對標準不確定度可達10–6量級。影響精密離心機不確定度的因素較多，包括工作半徑、回轉(zhuǎn)誤差、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度等，工作半徑的精確測量及補償是研制高精確度精密離心機的難點。通常將工作半徑分為靜態(tài)半徑和動態(tài)半徑，靜態(tài)半徑為固定量，動態(tài)半徑則為與轉(zhuǎn)速有關(guān)的變化量。

當(dāng)精密離心機轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)臂或轉(zhuǎn)盤將發(fā)生變形并導(dǎo)致工作半徑變化，理論分析與實測數(shù)據(jù)表明不同轉(zhuǎn)速下工作半徑變化可達10μm量級。以半徑約為1m的精密離心機為例，動態(tài)半徑改變10μm將導(dǎo)致加速度相對變化10ppm，這對于10–6等級的精密離心機而言不可忽略。動態(tài)半徑多采用外基準測量法。為獲取轉(zhuǎn)盤式精密離心機動態(tài)半徑變化規(guī)律，本文上海安亭科學(xué)儀器采用外基準測量法，利用高精確度電容測微儀對不同轉(zhuǎn)速下的精密離心機動態(tài)半徑開展測試，利用Matlab對測試數(shù)據(jù)進行整周期采樣，結(jié)合頻域分析法和線性擬合法獲取動態(tài)半徑的變化規(guī)律，為精密離心機工作半徑修正及補償提供依據(jù)。

1測量原理
電容位移傳感器獲得的數(shù)據(jù)是前端探頭到轉(zhuǎn)盤外圓的距離。理想的情況是在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，測量的數(shù)據(jù)是一個直流信號，轉(zhuǎn)速提高，轉(zhuǎn)盤脹大，直流信號的值變小。實際獲得的數(shù)據(jù)遠不是這樣，呈現(xiàn)出復(fù)雜的波形。初步分析可知，電容位移計得到的信號包含：轉(zhuǎn)盤脹大(動態(tài)半徑)、外圓的形狀誤差＋表面粗糙度、轉(zhuǎn)盤徑向晃動。溫度也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤脹大，但是精密離心機的溫度得到很好的控制，忽略溫度影響?；诮?jīng)驗，做出如下的假定：
(a)盤脹大(動態(tài)半徑)，是直流分量，理論上，其大小隨著離心加速度線性增加；
(b)轉(zhuǎn)盤外圓的形狀誤差＋表面粗糙度，可以產(chǎn)生寬頻的信號；不隨離心機轉(zhuǎn)速而變；
(c)轉(zhuǎn)盤徑向晃動、離心機軸回轉(zhuǎn)誤差，因轉(zhuǎn)盤自身的質(zhì)量較大，在沒有強的高頻作用力存在的情況下，應(yīng)該是低頻信號。根據(jù)實測數(shù)據(jù)及以上假定，分析關(guān)轉(zhuǎn)速下的動態(tài)半徑，以及動態(tài)半徑隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。

2結(jié)論
對測量的精密離心機動態(tài)半徑數(shù)據(jù)進行了分析，獲得了動態(tài)半徑隨加速度變化的規(guī)律，可用于精密離心機半徑修正。獲得了轉(zhuǎn)盤的形狀誤差。還對去除轉(zhuǎn)盤形狀誤差的其他誤差項進行了初步分析。在210rpm以下，其他誤差呈現(xiàn)“W”形，幅度也比較小，在更高轉(zhuǎn)速下，其他誤差幅值不再呈現(xiàn)“W”形，提示有其他因素進入，需進一步研究。實測的動態(tài)半徑數(shù)據(jù)成分復(fù)雜，本文上海安亭科學(xué)儀器廠基于經(jīng)驗和對物理規(guī)律的認識，采取了合適的分析方法對數(shù)據(jù)進行分析，獲得了動態(tài)半徑、轉(zhuǎn)盤形狀誤差等。分析方法可供相關(guān)測量參考。