CN103674221B - 静压液浮陀螺加速度计马达振动信号检测、分析与筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及静压液浮陀螺加速度计马达振动信号检测、分析与筛选方法，属于静压液浮陀螺加速度计技术领域。通过对安装在支架组件上的陀螺马达运行时振动加速度信号进行采集、时频分析，并跟踪整个加速度计装调过程，统计整表测试数据，将陀螺马达振动加速度信号数据与整表测试数据相比较，总结出整表K1稳定精度较好加速度计对应的陀螺马达振动加速度信号时频特性，提出在浮子组件装配过程中量化测量的马达振动特性指标，从而在后续加速度计生产过程中起到指导作用。
Description
技术领域
本发明涉及静压液浮陀螺加速度计马达振动信号检测、分析与筛选方法，属于静压液浮陀螺加速度计技术领域。
背景技术
静压液浮陀螺加速度计时一种利用陀螺力矩进行反馈的摆式加速度计，提供陀螺力矩的陀螺电机通过压板、高比重压板与螺钉连接在支架组件上，为了使加速度计产生偏心力矩来平衡陀螺力矩，陀螺电机质心与空间坐标系原点存在一定距离，组成偏心结构。由于陀螺马达自身结构决定，陀螺电机由止推滚动轴承进行支撑，在马达运行时，除存在与马达转速同频振动，同时滚动轴承也会带来振动，并且由于装配时轴承预紧力不同，振动的幅值也会有所不同。另外，支架组件安装陀螺马达时螺钉拧紧力矩及压板压紧马达轴位置不同，对振动幅值也会造成影响。
静压液浮陀螺加速度计K1产生0.02个脉冲/S·g变化时，足以引起陀螺加速度计K1稳定性超差，此时陀螺加速度计检测质量质心沿浮子轴线发生0.59um的偏移。目前液浮加速度计浮子组件的装调过程并没有对陀螺马达运行产生的振动进行筛选，而是在整表装配完成后对其进行调试的过程中，判断浮子组件及陀螺马达装配结构对整表产生的影响。这样不仅降低了整表装调合格率，延长了加速度计生产周期，同时造成人力、物力和财力的浪费，加大生产成本。
目前液浮加速度计生产需求量越来越大，仪表精度要求愈来愈高，这就要求在仪表装配过程中能最大限度的定量控制装配精度，通过装配时的检测筛选方法较好的控制装入整表的组件质量，避免生产周期和成本的浪费。装入浮子组件的陀螺马达运行稳定性是保证加速度计K1稳定精度的重要因素，在浮子组件装配时对陀螺马达运行振动信号进行检测筛选，有利于高可靠的确保仪表装调一次成功。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出静压液浮陀螺加速度计马达振动信号检测、分析与筛选方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的静压液浮陀螺加速度计马达振动信号检测、分析与筛选方法，步骤为：
1）将马达安装在支架组件上，然后通过INV3062采集分析仪和DASP V10数据采集和信号处理设备对马达进行数据采集，得到马达的振动幅度与时间的关系曲线，通过FFT变换得到马达振动幅值与马达振动频率之间的关系曲线；查找马达振动幅值与马达振动频率之间的关系曲线中的马达振动幅值高于0.5×10-2时马达的振动频率；查找时除去500Hz；
2）将马达与加速度计信号传感器、数据采集卡和计算机进行连接；
3）启动马达，通过加速度计信号传感器采集马达上的振动信号并将振动信号转换为模拟电信号，模拟电信号传输给数据采集卡，数据采集卡将模拟电信号转换为数字信号，并进行抗混叠滤波处理，处理完成后将处理结果发送给计算机，计算机显示马达的振动时间与振动幅值之间的关系曲线，通过FFT变换得到马达振动幅值与马达振动频率之间的关系曲线；
4）对步骤3）得到的马达振动幅值与马达振动频率之间的关系曲线进行分析，如果在马达振动幅值高于0.5×10-2时，马达的振动幅值大于1.5×10-2个重力加速度，则对安装马达的支架组件进行返修，如果在马达振动幅值高于0.5×10-2时，马达的振动幅值小于1.5×10-2个重力加速度，则马达符合安装要求，进行后续安装。
有益效果
通过对安装在支架组件上的陀螺马达运行时振动加速度信号进行采集、时频分析，并跟踪整个加速度计装调过程，统计整表测试数据，将陀螺马达振动加速度信号数据与整表测试数据相比较，总结出整表K1稳定精度较好加速度计对应的陀螺马达振动加速度信号时频特性，提出在浮子组件装配过程中量化测量的马达振动特性指标，从而在后续加速度计生产过程中起到指导作用。通过跟踪统计分析发现，对于陀螺马达振动加速度频域信号在316Hz处（轴承滚动体公转频率），振动幅值小于1.5×10-2个重力加速度，整表稳定测试数据σK1/K1都在10-6量级，远小于加速度计技术指标要求的1.55×10-5，当振动幅值大于1.5×10-2个重力加速度，达到2×10-2个重力加速度时，σK1/K1则分布在1×10-5到1.55×10-5之间，K1稳定精度大大降低。
静压液浮陀螺加速度计马达运行振动信号检测、分析与筛选技术，陀螺马达是为加速度计提供陀螺力矩的主要部件，使用中要求转动稳定，在加速度计惯性空间中位置固定，产生的振动小。安装陀螺马达的支架组件运行时产生的振动直接关系到仪表K1（一次项）的稳定性。本实用提供的方法是针对陀螺马达运行时存在振动的特点，提出对安装陀螺马达的支架组件振动信号进行检测、分析与筛选，达到控制液浮加速度计K1的稳定精度。
本发明通过对浮子组件陀螺马达振动信号的采集分析，及加速度计转调过程的跟踪统计，提出在陀螺马达振动加速度频域信号316Hz处幅值小于1.5×10-2个重力加速度。该测试方法及筛选条件的提出，改变了原来装配工人靠个人经验进行装配的过程不可控方式，通过量化指标有效地提高加速度计一次装表合格率。
附图说明
图1为马达支架组件运行中振动加速度信号测试结果示意图。
图2陀螺马达支架组件安装及振动加速度信号测试传感器粘接示意图
图3振动测试系统连接示意图
图4马达振动信号检测、分析与筛选过程流程图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例
1）将马达安装在支架组件上，然后通过INV3062采集分析仪和DASP V10数据采集和信号处理设备对马达进行数据采集，得到马达的振动幅度与时间的关系，通过FFT变换得到马达振动幅值与马达振动频率之间的关系；如图1所示，由图中可知，在马达振动频率为500Hz时，是由于马达本身的转动引起的，在马达振动频率为316Hz时，马达的振动幅值大，对加速度计测试稳定精度的影响大；
2）将马达与加速度计信号传感器、数据采集卡和计算机进行连接；
3）启动马达，通过加速度计信号传感器采集马达上的振动信号并将振动信号转换为模拟电信号，模拟电信号传输给数据采集卡，数据采集卡将模拟电信号转换为数字信号，并进行抗混叠滤波处理等，处理完成后将处理结果发送给计算机，计算机显示马达的振动时间与振动幅值之间的关系曲线，通过FFT变换得到马达振动幅值与马达振动频率之间的关系曲线；
4）对步骤3）得到的马达振动幅值与马达振动频率之间的关系曲线进行分析，如果在316Hz时，马达的振动幅值大于1.5×10-2个重力加速度，则对安装马达的支架组件进行返修，如果在316Hz时，马达的振动幅值小于1.5×10-2个重力加速度，则马达符合安装要求，进行后续安装。
本发明在浮子组件装配过程中进行，在将陀螺马达2安装在支架组件上，使用振动测试工装1固定安装陀螺马达的支架组件，将加速度传感器3粘贴在测试工装上，见图2。粘贴过程在高平面度大理石平台上进行，保证传感器测量轴与浮子组件坐标轴方向尽量保持一致，提高加速度信号测量准确度。将传感器1与信号采集系统连接2，见图3，使陀螺马达开始运行，当马达同步完成后，对振动加速度信号进行采集。数字信号采集参数设置为：采样频率：2048Hz；滤波方式：数据采集卡自带滤波；窗函数：汉宁窗；信号时频转换：快速傅里叶变换（FFT）。将分析结果进行保存。
陀螺马达振动加速度频域信号主要在316Hz处1与500Hz处2存在峰值，其中500Hz为陀螺马达转动频率，316Hz为马达轴承滚动体公转频率。影响316Hz处幅值的主要因素为支架组件安装马达时对马达轴是否存在过大压力造成变形、马达止推轴承预紧力大小及轴承安装是否偏斜，因此，此频率处幅值大小为判断浮子组件装配质量的指标；另外，液浮加速度计马达轴向窜动对整表测量精度影响最大，所以在进行指标判断时，主要对马达轴向振动加速度信号进行分析。将马达轴向振动信号频率316Hz处幅值大于1.5×10-2个重力加速度的浮子组件进行筛选，重新装配，检测、筛选流程见图4。这样可以较好避免由于马达振动对整表K1稳定精度产生的影响。
采取本发明对某批次5只加速度计浮子装调过程进行跟踪，5只加速度计陀螺马达振动加速度信号在316Hz处幅值为：0.918×10-2、1.026×10-2、1.511×10-2、2.195×10-2、2.351×10-2，装成整表K1稳定精度σK1/K1对应为：4.833×10-6、7.778×10-6、3.296×10-6、1.419×10-5、1.157×10-5。从统计数据可以看到，本发明对陀螺马达振动加速度信号316Hz处幅值控制在1.5×10-2个重力加速度一下，可以有效的保证K1稳定精度，提高一次装表合格率。
Claims (1)
1.静压液浮陀螺加速度计马达振动信号检测、分析与筛选方法，其特征在于步骤为：
1)将马达安装在支架组件上，然后通过INV3062采集分析仪和DASP V10数据采集和信号处理设备对马达进行数据采集，得到马达的振动幅度与时间的关系，通过FFT变换得到马达振动幅值与马达振动频率之间的关系；在马达振动频率为500Hz时，是由于马达本身的转动引起的，在马达振动频率为316Hz时，马达的振动幅值大；
2)将马达与加速度计信号传感器、数据采集卡和计算机进行连接；
3)启动马达，通过加速度计信号传感器采集马达上的振动信号并将振动信号转换为模拟电信号，模拟电信号传输给数据采集卡，数据采集卡将模拟电信号转换为数字信号，并进行抗混叠滤波处理，处理完成后将处理结果发送给计算机，计算机显示马达的振动时间与振动幅值之间的关系曲线，通过FFT变换得到马达振动幅值与马达振动频率之间的关系曲线；
4)对步骤3)得到的马达振动幅值与马达振动频率之间的关系曲线进行分析，如果在316Hz时，马达的振动幅值大于1.5×10-2个重力加速度，则对安装马达的支架组件进行返修，如果在316Hz时，马达的振动幅值小于1.5×10-2个重力加速度，则马达符合安装要求，进行后续安装。
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