专利名称：一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法与装置，属于机械设计领域。
背景技术：
在惯性导航及定位系统中，陀螺仪都有广泛的应用。根据其支承结构的不同，可分为经典陀螺仪、液浮陀螺仪、静电陀螺仪、挠性陀螺仪、激光陀螺仪和光纤陀螺仪等。其中液浮陀螺仪又称为浮子陀螺。一般来说液浮陀螺仪可有两种工作方式一是由内框架(内环) 和转子形成密封球形或圆柱形的浮子组件，转子在浮子组件内高速旋转，在浮子组件与壳体间充以浮液，用以产生所需要的浮力和阻尼；二是由转子和浮子形成密封球形腔或圆柱形腔的转子组件，在浮子与转子之间充以浮液，用以产生所需要的浮力和阻尼，转子高速旋转从而带动浮子高速旋转。在惯性导航及定位系统中，液浮陀螺仪中的浮子起到了至关重要的作用，其受力情况直接影响着系统的工作性能。但液浮陀螺仪中浮子的状态为悬浮于封闭球腔内流体中，目前大多的扭矩检测装置只能检测固体所受的力矩，而对于悬浮于封闭球腔流体中浮子所受力矩无法直接测量。因而如何准确的检测封闭球腔流体中浮子所受力矩的情况，对分析整个惯性导航及定位系统的特性与性能有着重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法与装置。一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法，通过有效步骤得到液浮陀螺仪中浮子的扭矩与转子的扭矩大小相同，检测液浮陀螺仪中转子的扭矩即可得到浮子的扭矩。所述的有效步骤为步骤一液浮陀螺仪中浮子的状态为悬浮于封闭球腔内流体中，与球腔内的流体接触，其所受扭矩来自于球腔内的流体的摩擦切应力；封闭球腔内流体的应力与应变的变化率成正比，即为牛顿流体，已知在直角坐标系(χ，y，ζ)下牛顿流体的应力应变关系为
权利要求
1.一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法，其特征在于，通过有效步骤得到液浮陀螺仪中浮子的扭矩与转子的扭矩大小相同，检测液浮陀螺仪中转子的扭矩即可得到浮子的扭矩。
2.如权利要求1所述的一种测量液浮陀螺仪中浮子所受扭矩的方法，其特征在于，所述的有效步骤为步骤一所述液浮陀螺仪中浮子的状态为悬浮于封闭球腔内流体中，与球腔内的流体接触，其所受扭矩来自于球腔内的流体的摩擦切应力；封闭球腔内流体的应力与应变的变化率成正比，即为牛顿流体，已知在直角坐标系(X，1，ζ)下牛顿流体的应力应变关系为
3.一种测量封闭球腔内浮子所受扭矩的装置，其特征在于，该装置包括底座、待测部件支撑装置、传感器支撑装置、电机固定装置；底座上依次固定壳体支撑调整装置、传感器支撑调整装置、电机固定装置，且三者在同一直线上；待测部件支撑装置用来固定待测部件，传感器调整装置用来固定动态扭矩传感器，电机固定装置用来固定电机；电机与动态扭矩传感器之间通过联轴器连接，动态扭矩传感器与待测部件之间通过联轴器连接；待测部件支撑装置包括V型块组件和前支座，V型块组件和前支座均采用调整部件固定在底座上，两者之间的距离依据待测部件的长度来定；V型块组件包括V型块、楔形块、楔形块支座和碟形弹簧；楔形块支座固定在底座上，其纵截面为凹形，楔形块放置在楔形块支座的凹下部位；楔形块底面与楔形块支座之间通过导向键连接，楔形块底面在导向键位置加工X方向的导向槽，保证楔形块可沿X方向移动； 楔形块前后端与楔形块支座连接；楔形块的上表面在χ方向上为斜面，该斜面与V型块下表面的凸起紧密接触，沿χ方向移动楔形块，可使V型块在y方向上进行调整；在V型块的四个角与楔形块之间采用调整部件连接，保证V型块与楔形块之间只在斜面处接触；同时保证V型块可在χ方向移动；所述χ方向为待测部件的径向，y方向为竖直方向，ζ方向为待测部件的轴向； 前支座包括支撑座和支撑块；支撑座通过调整部件固定在底座上，保证支撑座可沿χ 方向移动；支撑块安装在支撑座顶部，支撑座顶部与支撑块底面间通过调整部件连接，保证支撑块在y方向调整；传感器固定装置包括传感器支座、传感器支板及传感器夹板；传感器固定装置可在χ、 y和ζ三方向上调整；所述传感器支座的纵截面为H形，传感器支座底部通过调整部件固定在底座上，使传感器固定装置可在ζ方向上移动；所述传感器支板底部调整部件固定在传感器支座的水平面上，动态扭矩传感器放置在传感器支板上，所述调整部件可实现动态扭矩传感器在y方向上的调整；在动态扭矩传感器的前后端面与传感器支座的前后内表面间分别安装传感器夹板，传感器夹板与传感器内表面间通过调整部件连接，以实现动态扭矩传感器在χ方向上的调整；电机固定装置包括电机支架和电机固定环，电机固定装置A能在χ方向上调整；所述电机支架通过调整部件与底座连接，电机固定环固定在电机支架的顶部；通过调整部件可实现在χ方向上调整电机位置的目的。
4.如权利要求3所述的一种测量封闭球腔内浮子所受扭矩的装置，其特征在于，当所述待测部件为转子时，依据转子的外形，将V型块组件中的V型块替换为轴承支座，同时去掉前支座；轴承支座的大小依据转子的外形来定。
5.如权利要求3所述的一种测量封闭球腔内浮子所受扭矩的装置，其特征在于，所述底座、V型块、楔形块的材料为45钢，楔形块支座、支撑座、支撑块、传感器固定装置的材料为硬铝12。
全文摘要
本发明公开了一种测量封闭球腔内浮子所受扭矩的方法与装置。本发明的方法首先是计算封闭球腔内浮子的扭矩，通过计算可知封闭球腔内浮子的扭矩与转子的扭矩大小相同，然后再利用本发明的装置检测转子的扭矩，便可得到封闭球腔内浮子的扭矩。所设计的装置包括底座、待测部件支撑装置、传感器支撑装置、电机固定装置及联轴器。待测部件支撑装置、传感器支撑装置、电机固定装置均固定在底座上。测量时，通过联轴器依次连接待测部件、动态扭矩传感器、电机，并调整三者的相对位置，使其同轴度达到实验允许值后固定。利用数据采集卡采集记录动态扭矩传感器输出的电信号，该电信号与转子所受力矩成正比，得到转子所受力矩数据后便可得到封闭球腔中浮子的受力情况。
文档编号G01L3/00GK102507057SQ20111035537
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者叶鑫, 张之敬, 金鑫, 陈建峰 申请人:北京理工大学