CN108051142B

CN108051142B - 三点测力式质心测量台多级整体标定方法

Info

Publication number: CN108051142B
Application number: CN201711245825.XA
Authority: CN
Inventors: 陈勉; 杜晨; 赵科; 闫荣鑫; 张俊刚; 徐在峰; 王洪鑫
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-07-05
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN108051142A

Abstract

本发明公开了一种三点测力式质心测量台多级整体标定方法，采用经计量的标准砝码对质心测量台整体进行分级标定，然后根据八点检定法进行力矩精度检定并根据多次测量法进行称重精度检定。本发明既综合考虑了对单个传感器分别标定所忽视的耦合因素影响，又避免对质心测量台频繁拆装，从而提高标定检定精度及效率。

Description

三点测力式质心测量台多级整体标定方法

技术领域

本发明属于航天器总装测试技术领域，具体来说，本发明涉及一种用于三点测力式质心测量台的多级整体标定方法。

背景技术

质量特性参数是物体与质量有关的一系列力学特性参数。质量特性包括质量、质心位置、相对于给定坐标系的转动惯量和惯性积，是描述产品力学特性的基本固有特性参数。在航天器的研制中，需要通过试验来确定这些参数，并根据设计要求对这些参数进行必要的调整。

目前国内使用的三点测力式质心测量台对航天器的质量、质心位置进行测量。三点测力式质心测量台结构如专利3*3式三点测力质心台所示。由于传感器在受力后发生变形，随着使用次数的增加，精度可能下降，同时由于航天产品的高可靠性要求，需要定期对质心测量台进行标定、检定，以验证其精度是否达到原有的设计精度。其中标定是指计算传感器的码值系数，即受标准质量压力后的示值(也叫码值)的变化与标准质量值的比值。检定是指通过一定方法验证质心测量台各项指标是否满足精度要求。

发明内容

为了校验三点测力式质心测量台精度是否达到其公称精度，本发明人用多级整体标定技术对质心测量台进行标定，并用八点检定技术、力矩精度判定方法、称重精度判定方法检验设备精度，从而完成了本发明。

本发明采用了如下的技术方案：

本发明的三点测力式质心测量台多级整体标定方法，包括以下步骤：

1)在三点测力式质心测量台安装完成后，第一级标定采用经计量的标准砝码，利用中心轴定位，放置在质心测量台，分别计算三个传感器各自的码值增量与标准砝码及中心轴的总质量(记作m₁)在传感器上的质量分布的比值，作为当试件质量小于m₁时各传感器的标定系数；第二级标定时同样采用经过计量的标准砝码，利用中心轴定位，放置在第一级标准砝码之上，分别计算三个传感器各自的码值增量与第二级标准砝码及中心轴的总质量(记作m₂)在传感器上的质量分布的比值，作为当试件质量大于m₁小于m₁+m₂时各传感器的标定系数；以此类推，计算出传感器的第六级标定系数；

2)以测量所有标准砝码的质量及偏心力矩为基准，用一标准游码(质量记为m₀)，依次放置在标准砝码上八个均布在半径为r₀分度圆上的标定孔中，分别测量八个位置游码产生的偏心力矩；

3)以游码的偏心力矩测量值M_i(i＝1、2、3、……、8)在0.88m₀r₀至1.12m₀r₀之间，判定八点检定偏心力矩大小测量合格，即以八点检定孔中心为圆心，半径r＝0.12*r₀为半径绘制一个圆周，由标准转子圆心O为起点向该圆周做两条切线，两条切线间的夹角为力矩方向偏差允许范围，即测得力矩方向在α_i±6.8°范围内为合格；如果力矩大小及方向均合格，且m₀r₀小于质心测量台公称力矩精度，则判定其力矩精度合格；

4)以选取质心测量台量程10％～20％质量的标准砝码，重复测量三次，测量值与标准砝码计量质量最大测量偏差记作Δm_i(i＝1，2，3)；以选取质心测量台量程80％～90％质量的标准砝码，重复测量三次，测量值与标准砝码计量质量最大测量偏差记作Δm_i(i＝4，5，6)，如果Δm_i(i＝1…6)均小于质心测量台公称的称重精度，则判定其称重精度合格。

其中，α_i＝0°+n×45°n＝0,1,2,3,4,5,6,7。

本发明既综合考虑了对单个传感器分别标定所忽视的耦合因素影响，又避免对质心测量台频繁拆装，从而提高标定检定精度及效率。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明，该具体实施方式是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限定。

本发明的三点测力式质心测量台多级整体标定方法是针对现有的三点测力式质心测量台进行的，其包括多个标定步骤，具体包括以下过程：

多级整体系数标定：

1.测量质心台零位，三个传感器码值分别为0，0，0。

2.标定第一级系数。

a)将第一级标准转子吊装上质心台，中心轴定位。

b)计算机输入转子标准质量(含中心定位轴)标准值m₁＝3000kg。

c)待测试仪示值稳定后计算机读取各传感器码值变化，分别为992，990，1002。

d)计算第一级各传感器标定系数，分别为1.008064516(＝m₁÷3÷992)，1.01010101(＝m₁÷3÷990)，0.998003992(＝m₁÷3÷1002)。

3.标定第二级系数。

a)将第二级标准转子吊装到第一级转子上，中心轴定位。

b)输入转子质量(含中心定位轴)标准值m₂＝3003kg。

c)待测试仪示值稳定后计算机读取各传感器码值变化，分别为997，993，1005。

d)计算第二级各传感器标定系数，分别为1.004012036(＝m₂÷3÷997)，1.008056395(＝m₂÷3÷993)，0.9960199(＝m₂÷3÷1005)。

4.依次进行直至第六级。

5.将标定数据存盘并打印。

6.将所有标准转子吊离质心台。

八点检定技术：

a.计算机进入八点检定程序，测量质心台零位。三个传感器码值分别为0，0，0。

b.选取两个标准转子m₁、m₂，其总重为6003kg，重量在设备称重满量程的10％(1700kg)至90％(15300kg)范围内，吊装上质心台中心轴定位。

c.转子象限与质心台象限对准。

d.选取一个质量为m₀＝0.4kg的游码，游动半径r₀＝0.5m由标准转子上定位孔的位置决定，使得m₀r₀≤M(质心测量台公称力矩精度,0.25kgm)。

e.测量标准转子的质量和偏心力矩值，测量完成后存盘。

f.依次将游码***标准转子上分度圆半径为0.5m，位于0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°上的八个的定位孔，并分别测量偏心力矩M_i(i＝1、2、3……、8)，分别为M₁＝0.194kgm，M₂＝0.198kgm，M₃＝0.212kgm，M₄＝0.203kgm，M₁＝0.198kgm，M₁＝0.189kgm，M₁＝0.182kgm，M₁＝0.187kgm。力矩精度判定方法：

a.偏心力矩测量值M_i(i＝1、2、3……、8)均在0.88m₀r₀(＝0.176)至1.12m₀r₀(＝0.224)之间，八点检定偏心力矩大小测量合格。

b.偏心力矩方向分别为4.5°，44.8°，90.2°，134.0°，179.3°，225.6°，269.8°，315.9°，位于在α_i±6.8°(α_i＝0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°)范围内，八点检定偏心力矩方向测量合格。

c.力矩大小和方向全部合格则八点检定为合格。

称重精度判定方法：

a.选取一个或一组标准转子，重量为3000kg，在设备称重满量程的10％～20％，进行称重，重复3次，记录测量值，分别为3000.1kg，2999.8kg，3000.2kg。计算测量值与标准值的误差值Δm_i(i＝1，2，3)。

b.选取一个或一组标准转子，重量为15003kg，在设备称重满量程80％～90％，进行称重，重复3次，记录测量值，分别为15002.8kg，15003.1kg，15003.3kg。计算测量值与标准值的误差值Δm_i(i＝4，5，6)。

c.当Δm_i(i＝1…6)≤Δm(质心测量台公称的称重精度，此处为0.5kg)，称重精度合格。

以上所述的实施方式对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.三点测力式质心测量台多级整体标定方法，包括以下步骤：其特征在于，

1）在三点测力式质心测量台安装完成后，第一级标定采用经计量的标准砝码，利用中心轴定位，放置在质心测量台，分别计算三个传感器各自的码值增量与标准砝码及中心轴的总质量m₁在传感器上的质量分布的比值，作为当试件质量小于m₁时各传感器的标定系数；第二级标定时同样采用经过计量的标准砝码，利用中心轴定位，放置在第一级标准砝码之上，分别计算三个传感器各自的码值增量与第二级标准砝码及中心轴的总质量m₂在传感器上的质量分布的比值，作为当试件质量大于m₁小于m₁+m₂时各传感器的标定系数；以此类推，计算出传感器的第六级标定系数；

2）以测量所有标准砝码的质量及偏心力矩为基准，用一标准游码m₀，依次放置在标准砝码上八个均布在半径为r₀分度圆上的标定孔中，分别测量八个位置游码产生的偏心力矩；

3）以游码的偏心力矩测量值M_i，i=1，2，3，……，8，在0.88m₀r₀至1.12 m₀r₀之间，判定八点检定偏心力矩大小测量合格，即以八点检定孔中心为圆心，半径r=0.12 *r₀为半径绘制一个圆周，由标准转子圆心O为起点向该圆周做两条切线，两条切线间的夹角为力矩方向偏差允许范围，即测得力矩方向在α_i±6.8°范围内为合格；其中，α_i为标定位置所在的角度，如果力矩大小及方向均合格，且m₀r₀小于质心测量台公称力矩精度，则判定其力矩精度合格；

4）以选取质心测量台量程10%~20%质量的标准砝码，重复测量三次，测量值与标准砝码计量质量最大测量偏差记作êm_i，i=1，2，3；以选取质心测量台量程80%~90%质量的标准砝码，重复测量三次，测量值与标准砝码计量质量最大测量偏差记作êm_i，i=4，5，6，如果êm_i，i=1…6，均小于质心测量台公称的称重精度，则判定其称重精度合格。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，α_i＝0°+n×45°，n=0,1,2,3,4,5,6,7；其中，α_i为标定位置所在的角度。