上海安亭解析精密離心機的半徑動態(tài)

導讀: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速下的動態(tài)半徑。

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、回轉誤差、轉速穩(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)半徑則為與轉速有關的變化量。

當精密離心機轉速變化時，轉臂或轉盤將發(fā)生變形并導致工作半徑變化，理論分析與實測數據表明不同轉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速下的精密離心機動態(tài)半徑開展測試，利用Matlab對測試數據進行整周期采樣，結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。

1測量原理
電容位移傳感器獲得的數據是前端探頭到轉盤外圓的距離。理想的情況是在轉速穩(wěn)定時，測量的數據是一個直流信號，轉速提高，轉盤脹大，直流信號的值變小。實際獲得的數據遠不是這樣，呈現出復雜的波形。初步分析可知，電容位移計得到的信號包含：轉盤脹大(動態(tài)半徑)、外圓的形狀誤差＋表面粗糙度、轉盤徑向晃動。溫度也會導致轉盤脹大，但是精密離心機的溫度得到很好的控制，忽略溫度影響?；诮涷灒龀鋈缦碌募俣ǎ?br /> (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)轉盤外圓的形狀誤差＋表面粗糙度，可以產生寬頻的信號；不隨離心機轉速而變；
(c)轉盤徑向晃動、離心機軸回轉誤差，因轉盤自身的質量較大，在沒有強的高頻作用力存在的情況下，應該是低頻信號。根據實測數據及以上假定，分析關轉速下的動態(tài)半徑，以及動態(tài)半徑隨轉速的變化規(guī)律。

2結論
對測量的精密離心機動態(tài)半徑數據進行了分析，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。獲得了轉盤的形狀誤差。還對去除轉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“W”形，幅度也比較小，在更高轉速下，其他誤差幅值不再呈現“W”形，提示有其他因素進入，需進一步研究。實測的動態(tài)半徑數據成分復雜，本文上海安亭科學儀器廠基于經驗和對物理規(guī)律的認識，采取了合適的分析方法對數據進行分析，獲得了動態(tài)半徑、轉盤形狀誤差等。分析方法可供相關測量參考。

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