CN104578570B - 一种动力学扰动旋转调制机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动力学扰动旋转调制机构，其主要技术特点是：台体旋转轴通过挠性接头连接第一旋转台体和第二旋转台体，在第一旋转台体、第二旋转台体外侧分别均布安装有第一组加速度计和第二组加速度计；在第一旋转台体和第二旋转台体之间安装有电磁驱动装置，在台体旋转轴底部安装有角度传感器。本发明在基座力矩电机通过转轴驱动台体整体匀速旋转的同时，两个同惯量的旋转台体间通过电磁装置驱动形成周期性的相对角位置转动，实现角加速度调制，两个运动台体具有数值相同且方向相反的角动量变化量，其合成角动量变化量接近于零，这使得台体整体相对于对基座的反作用力矩也接近于为零，进而抑制因角加速度调制产生的反作用力矩。

Description

一种动力学扰动旋转调制机构
技术领域
本发明属于旋转加速度计式重力梯度仪领域，尤其是一种动力学扰动旋转调制机构。
背景技术
现有的旋转加速度计式重力梯度仪的台体角加速度旋转调制机构通常需要基座上的电机提供高频抖动驱动，这种驱动方式就有反作用力矩直接作用在基座上，使得惯性平台难以保持稳定精度，进而导致重力梯度测量误差。同时，由于台体旋转部分惯量较大，约为0.8kg*m2，因此，在电机选取过程中，为了满足正常使用，需要额外提供约为1Nm的驱动力矩(约占整个电机需求的30％以上)，导致电机尺寸和驱动功率相应增加；而且系统的尺寸重量、设计难度加大，应用范围受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动力学扰动旋转调制机构，用以抑制旋转调制运动产生的相对基座的反作用力矩，并大幅度地减小电机的尺度及驱动功率的需求。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种动力学扰动旋转调制机构，包括基座和力矩电机，所述的台体旋转轴安装在基座中央，所述的力矩电机固装在台体旋转轴上，所述台体旋转轴通过挠性接头连接第一旋转台体和第二旋转台体，第一旋转台体和第二旋转台体上下设置，并在第一旋转台体、第二旋转台体外侧分别均布安装有第一组加速度计和第二组加速度计；在第一旋转台体和第二旋转台体之间安装有电磁驱动装置，在台体旋转轴底部安装有角度传感器。
而且，所述第一组加速度计和第二组加速度计均为4个。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明利用角动量守恒原理将旋转台体设计成具有相同惯量且可以绕同轴转动的两部分，在基座力矩电机通过转轴驱动台体整体匀速旋转的同时，两个同惯量的台体部件间通过电磁装置驱动形成周期性的相对角位置转动，实现角加速度调制，两个运动台体具有数值相同且方向相反的角动量变化量，其合成角动量变化量接近于零，这使得台体整体相对于对基座的反作用力矩也接近于为零，进而抑制因角加速度调制产生的反作用力矩。
2、本发明在保证旋转台体有效运转的前提下可以将电机的峰值力矩及驱动功率指标要求降低约30％，体积和重量也大幅下降，进而可以一定程度上降低设计难度，利于达到系统小型化的设计目标。
附图说明
图1为本发明的俯视结构示意图；
图2图1的A-A方向剖面示意图；
图中，1：第一组加速度计，2：第二组加速度计，3：第一旋转台体，4：第二旋转台体，5：挠性接头，6：电磁驱动装置，7：台体旋转轴，8：力矩电机，9：基座，10：角度传感器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种动力学扰动旋转调制机构，如图1及图2所示，包括基座9、力矩电机8、台体旋转轴7、电磁驱动装置6、第一旋转台体3、第二旋转台体4、第一组加速度计1、第二组加速度计2和角度传感器10。所述的台体旋转轴安装在基座中央，所述的力矩电机固装在台体旋转轴上，该台体旋转轴通过挠性接头5连接第一旋转台体和第二旋转台体，第一旋转台体和第二旋转台体上下设置；所述的电磁驱动装置设置在第一旋转台体和第二旋转台体之间，所述的第一组加速度计和第二组加速度计分别安装在第一旋转台体、第二旋转台体外侧，安装在第一旋转台体和第二旋转台体上的每组加速度计为多个(本实施例为4个)并均布安装；所述的角度传感器安装在台体旋转轴底部。
本发明的工作过程如下：首先由固联在基座上的力矩电机驱动台体旋转轴旋转，此时，台体旋转轴通过挠性接头分别驱动第一旋转台体和第二旋转台体并带动第一组加速度计和第二组加速度计开始绕基座旋转，同时角度传感器用来检测、反馈控制第一旋转台体和第二旋转台体的运动；当转速达到工作转速时(此时旋转台体和旋转台体理想情况下应以工作转速匀速旋转)启动电磁驱动装置，令旋转台体和旋转台体带动第一组加速度计和第二组加速度计产生反向同频周期性旋转抖动运动，起到旋转调制的效果。然而由于两个旋转台体及第一组加速度计和第二组加速度计设计成相等转动惯量的形式，故在旋转调制过程中两者产生的角动量应等大反向，使其整体合成角动量变化趋近于零，因此其抖动旋转调制过程对基座产生的反作用力矩和也就趋近于零，进而可以有效抑制因角加速度旋转调制给系统带来的反作用力矩影响。
本发明的设计原理：本发明将旋转台体设计成具有相同惯量且可以绕同轴转动的两部分(第一旋转台体和第二旋转台体)。这两部分分别通过挠性接头与台体的旋转轴连接。两套被调制的加速度计分别安置在这两个独立的台体部件上。在基座力矩电机通过转轴驱动台体整体匀速旋转的同时，两个同惯量的台体部件间通过电磁装置驱动形成周期性的相对角位置转动，实现角加速度调制。此时，两个运动台体具有数值相同方向相反的角动量变化量，其合成角动量变化量接近于零，这使得台体整体相对于对基座的反作用力矩也接近于为零，进而抑制因角加速度调制产生的反作用力矩；同时在保证旋转台体有效运转的前提下可以将电机的峰值力矩及驱动功率指标要求降低约30％，体积和重量也大幅下降，进而可以一定程度上降低设计难度，利于系统小型化的设计目标。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种动力学扰动旋转调制机构，包括基座、台体旋转轴和力矩电机，所述的台体旋转轴安装在基座中央，所述的力矩电机固装在台体旋转轴上，其特征在于：所述台体旋转轴通过挠性接头连接第一旋转台体和第二旋转台体，第一旋转台体和第二旋转台体上下设置，并在第一旋转台体、第二旋转台体外侧分别均布安装有第一组加速度计和第二组加速度计；在第一旋转台体和第二旋转台体之间安装有电磁驱动装置，在台体旋转轴底部安装有角度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种动力学扰动旋转调制机构，其特征在于：所述第一组加速度计和第二组加速度计均为4个。
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