CN105841664A - 小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，包括放置于三坐标测量仪器工作台上的雷达框架测试件，其上均匀布置多个温度传感器、长方体标准件和用于仿T/R组件结构的发热器，温度传感器的输出端与分布式温度采集器的输入端相连，调压控制器的输出端与发热器的输入端相连，所述三坐标测量仪器数控系统的PMC模块I/O口与信号转换器相连，分布式温度采集器、调压控制器、信号转换器均与计算机双向通讯。本发明还公开了小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统的测量方法。本发明通过抽取用于固定T/R组件的小型相控阵雷达框架，作为雷达框架测试件，实现了小型相控阵雷达热变形及温度的同步测量，为小型相控阵雷达热变形机理的研究提供基础。

Description

小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及相控阵雷达误差测量技术领域，尤其是一种小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统及其测量方法。

背景技术

小型有源相控阵雷达常作为机载、车载雷达投入使用，其原理和普通有源相控阵雷达并无差异。其中，T/R组件由大量独立控制的小型天线单元排列成一定阵面而成，每个小型天线单元都具有发射和接受电磁波的功能。通过控制各T/R组件发射电磁波的相位差，可以使得电磁波在空间干涉强化形成一个接近笔直的雷达主波瓣，而旁瓣则由于干涉相消而大幅减低。改变T/R组件的相位差，可以快速改变相控阵雷达主波瓣的空间指向，从而实现快速电扫。

有源相控阵雷达的特点为：1、能够迅速、敏捷、准确的进行波束指向；2、同时在指定的空间中搜索、识别和跟踪多个目标，且稳定性、可靠性高，对目标的捕获率大。机载、车载等小型有源相控阵雷达除了尺寸较小，T/R组件数量较少，也是通过多个T/R组件排列成一定阵面而成，T/R组件为小型有源相控阵雷达基本辐射单元，在工作期间，由于T/R组件的功率损耗，会在阵面产生大量的热，使得整个阵面发生热变形，这种结构热变形会引起每个T/R组件空间位姿的变动，导致天线增益下降、副瓣电平升高和波束指向不准确等，即降低小型有源相控阵雷达的性能。

欲研究小型有源相控阵雷达整个阵面结构的热变形规律，需要对结构热变形和温度进行同步测量，经查阅，目前，我国关于小型有源相控阵雷达热变形测量的研究较少，相关发表的高精度小型有源相控阵雷达热变形及其温度场同步测量系统论著仍属空白。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种能够对小型有源相控阵雷达结构的热变形和温度进行自动测量的小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，包括放置于三坐标测量仪器工作台上的雷达框架测试件，雷达框架测试件上均匀布置多个温度传感器、多个长方体标准件和多个用于仿T/R组件结构的发热器，温度传感器的输出端与分布式温度采集器的输入端相连，调压控制器的输出端与发热器的输入端相连，所述三坐标测量仪器数控系统的PMC模块I/O口与信号转换器相连，分布式温度采集器、调压控制器、信号转换器均与计算机双向通讯，所述发热器、调压控制器和计算机组成电压调节系统，所述温度传感器、分布式温度采集器和计算机组成温度采集系统，所述长方体标准件、三坐标测量仪器、信号转换器和计算机组成坐标测量系统。

所述雷达框架测试件的上表面加工螺纹孔，长方体标准件的下端面伸出与该螺纹孔相配合的螺柱，长方体标准件的上端面即Z向面与三坐标测量仪器的Z轴轴向垂直，长方体标准件的两侧面即X向面、Y向面分别与三坐标测量仪器的X轴轴向、Y轴轴向垂直，长方体标准件的Z向面上设置一个测点，长方体标准件的X向面和Y向面上均设置两个测点。

所述调压控制器包括第一微控制器、译码器、24V开关电源、第一电压转换模块、可编程数字电位器阵列和RS232串口通讯模块，可编程数字电位器阵列由多个可编程数字电位器组成，可编程数字电位器的个数与发热器的个数相同，第一微控制器的SPI口与可编程数字电位器阵列的第一输入端相连，第一微控制器通过译码器与可编程数字电位器阵列的第二输入端相连，24V开关电源接在可编程数字电位器的内置电阻的两端，并通过第一电压转换模块转换为5V电压分别向可编程数字电位器阵列、译码器、第一微控制器供电，第一微控制器通过RS232串口通讯模块与计算机双向通讯，可编程数字电位器阵列的输出端与发热器的输入端相连。

所述分布式温度采集器包括第二微控制器、温度传感器接口模块、第一RS232串口转USB通讯模块和5V电源输入模块，温度传感器的输出端与温度传感器接口模块的输入端相连，温度传感器接口模块的输出端与第二微控制器的输入端相连，第二微控制器的输出端与第一RS232串口转USB通讯模块的输入端相连，第一RS232串口转USB通讯模块与计算机双向通讯，5V电源输入模块分别向第二微控制器和温度传感器接口模块供电。

所述信号转换器包括第三微控制器、光电耦合器组、第二RS232串口转USB通讯模块、第二电压转换模块和24V电源输入模块，光电耦合器组的输入端与三坐标测量仪器数控系统的PMC模块I/O口相连，光电耦合器组的输出端与第三微控制器的输入端相连，第三微控制器的输出端与第二RS232串口转USB通讯模块的输入端相连，第二RS232串口转USB通讯模块与计算机双向通讯，24V电源输入模块通过第二电压转换模块分别向第三微控制器、光电耦合器组供电。

所述雷达框架测试件是指小型有源相控阵雷达中用于固定T/R组件的框架，所述框架的正面均匀安装多个长方体标准件，多个温度传感器均匀分布在长方体标准件的间隙中，所述框架的背面均匀安装多个发热器，所述框架的边角处向下安装四个支撑柱，框架通过所述支撑柱放置在三坐标测量仪器工作台上。

所述长方体标准件的个数为55个，所述温度传感器的个数为20个，所述发热器的个数为60个。

本发明的另一目的在于提供一种小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统的测量方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)先用三坐标测量仪器测量雷达框架测试件表面Z向坐标，记为Z₀；

(2)用三坐标测量仪器对长方体标准件的X向面、Y向面、Z向面三个面上的测点坐标进行测量，获得雷达框架测试件各测点的初始坐标，X向面的两个测点坐标记为和Y向面的两个测点坐标记为和Z向面的一个测点坐标记为Z_i,0，其中i为长方体标准件的编号，Z₁和Z₂为X、Y向面两个测点的Z向坐标，且|Z₁-Z₀|<|Z₂-Z₀|；同时，利用温度传感器对雷达框架测试件各点温度进行测量，测量数据保存在计算机内；

(3)使发热器通电，根据需求对发热器内部加热片功率进行调整，保持一定时间，直至雷达框架测试件表面的温度传感器的数值稳定；

(4)用三坐标测量仪器对长方体标准件的X向面、Y向面、Z向面三个面上的测点坐标进行测量，获得雷达框架测试件各测点坐标，X向面的两个测点坐标记为和Y向面的两个测点坐标记为和Z向面的一个测点坐标记为Z_i,k，其中i为长方体标准件的编号，k为本步骤的重复次数，Z₁和Z₂为X、Y向面两个测点的Z向坐标，且|Z₁-Z₀|<|Z₂-Z₀|；同时，利用温度传感器对雷达框架测试件各点温度进行测量，测量数据保存在计算机内；

(5)计算雷达框架测试件表面各测点X、Y、Z向热变形和绕X、Y轴热倾斜变形；

(6)重复步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)，直至经历测试要求的所有的各发热器内部加热片的通电功率。

所述雷达框架测试件表面各测点X、Y、Z向热变形和绕X、Y轴热倾斜变形的计算方法如下：

X向热变形ΔX_i,k：将Z₀、Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;X}}_{i,k}=(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})-\left|\frac{Z_1-Z_0}{Z_2-Z_1}\right|\&lsqb;(X_{i,k}^{Z_2}-X_{i,0}^{Z_2})-(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})\&rsqb;$

Y向热变形ΔY_i,k：将Z₀、Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;Y}}_{i,k}=(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})-\left|\frac{Z_1-Z_0}{Z_2-Z_1}\right|\&lsqb;(Y_{i,k}^{Z_2}-Y_{i,0}^{Z_2})-(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})\&rsqb;$

Z向热变形ΔZ_i,k：将Z_i,0和Z_i,k代入下式：

ΔZ_i,k＝Z_i,k-Z_i,0

绕X轴热倾斜变形ΔαX_i,k：将Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;\&alpha;X}}_{i,k}=\frac{(Y_{i,k}^{Z_2}-Y_{i,0}^{Z_2})-(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})}{|Z_2-Z_1|}$

绕Y轴热倾斜变形ΔαY_i,k：将Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;\&alpha;Y}}_{i,k}=\frac{(X_{i,k}^{Z_2}-X_{i,0}^{Z_2})-(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})}{|Z_2-Z_1|}.$

由上述技术方案可知，本发明的优点如下：第一，本发明通过抽取用于固定T/R组件的小型相控阵雷达框架，作为雷达框架测试件，实现了小型相控阵雷达热变形及温度的同步测量，为小型相控阵雷达热变形机理的研究提供基础；第二，本测量系统利用仿T/R组件结构的发热器替代真正的T/R组件，模型仅模拟T/R组件发热过程，通过调整发热器内部发热装置供电电压，可方便、快速调整发热功率，以模拟各种工作模式下的发热情况，无需将复杂的T/R组件控制系统移至测量现场，不但降低了搭建测量环境所需的成本和劳动力，而且使得测量环境下小型相控阵雷达框架也能产生和雷达使用时相同的热变形，保证了模拟环境的真实性；第三，本发明以三坐标测量仪器为数控加工中心，并安装测头组成在线检测系统，可通过对数控系统的编程实现自动测量，并巧妙利用数控系统内置PMC模块的I/O功能，通过以信号转换器的坐标采集系统将测量到的坐标值自动传送至计算机；测量过程、对T/R组件结构的发热器发热功率的调整和测量数据的收集，均可实现自动化进行，所需人力参与极少，显著降低测量所需劳动力，并可避免手动测量和手动记录数据引入的人为粗大误差。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图

图2为图1中雷达框架测试件的局部放大示意图

图3、图4、图5分别为本发明的电压调节系统、温度采集系统、坐标测量系统的原理框图；

图6为本发明中长方体标准件测点位置示意图；

图7为本发明的测量方法流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，包括放置于三坐标测量仪器1工作台上的雷达框架测试件2，雷达框架测试件2上均匀布置多个温度传感器3、多个长方体标准件4和多个用于仿T/R组件结构的发热器5，温度传感器3的输出端与分布式温度采集器6的输入端相连，调压控制器7的输出端与发热器5的输入端相连，所述三坐标测量仪器1数控系统的PMC模块I/O口与信号转换器8相连，分布式温度采集器6、调压控制器7、信号转换器8均与计算机9双向通讯，所述发热器5、调压控制器7和计算机9组成电压调节系统11，所述温度传感器3、分布式温度采集器6和计算机9组成温度采集系统12，所述长方体标准件4、三坐标测量仪器1、信号转换器8和计算机9组成坐标测量系统13。

如图2所示，所述雷达框架测试件2是指小型有源相控阵雷达中用于固定T/R组件的框架，所述框架的正面均匀安装多个长方体标准件4，多个温度传感器3均匀分布在长方体标准件4的间隙中，所述框架的背面均匀安装多个发热器5，所述框架的边角处向下安装四个支撑柱14，框架通过所述支撑柱14放置在三坐标测量仪器1工作台上。所述长方体标准件4的个数为55个，所述温度传感器3的个数为20个，所述发热器5的个数为60个。如图6所示，所述雷达框架测试件2的上表面加工螺纹孔，长方体标准件4的下端面伸出与该螺纹孔相配合的螺柱，长方体标准件4的上端面即Z向面17与三坐标测量仪器1的Z轴轴向垂直，长方体标准件4的两侧面即X向面15、Y向面16分别与三坐标测量仪器1的X轴轴向、Y轴轴向垂直，长方体标准件4的Z向面17上设置一个测点18，长方体标准件4的X向面15和Y向面16上均设置两个测点18。

如图3所示，所述调压控制器7包括第一微控制器、译码器、24V开关电源、第一电压转换模块、可编程数字电位器阵列和RS232串口通讯模块，可编程数字电位器阵列由多个可编程数字电位器组成，可编程数字电位器的个数与发热器5的个数相同，第一微控制器的SPI口与可编程数字电位器阵列的第一输入端相连，第一微控制器通过译码器与可编程数字电位器阵列的第二输入端相连，24V开关电源接在可编程数字电位器的内置电阻的两端，并通过第一电压转换模块转换为5V电压分别向可编程数字电位器阵列、译码器、第一微控制器供电，第一微控制器通过RS232串口通讯模块与计算机9双向通讯，可编程数字电位器阵列的输出端与发热器5的输入端相连。

如图4所示，所述分布式温度采集器6包括第二微控制器、温度传感器接口模块、第一RS232串口转USB通讯模块和5V电源输入模块，温度传感器3的输出端与温度传感器接口模块的输入端相连，温度传感器接口模块的输出端与第二微控制器的输入端相连，第二微控制器的输出端与第一RS232串口转USB通讯模块的输入端相连，第一RS232串口转USB通讯模块与计算机9双向通讯，5V电源输入模块分别向第二微控制器和温度传感器接口模块供电。

如图5所示，所述信号转换器8包括第三微控制器、光电耦合器组、第二RS232串口转USB通讯模块、第二电压转换模块和24V电源输入模块，光电耦合器组的输入端与三坐标测量仪器1数控系统的PMC模块I/O口相连，光电耦合器组的输出端与第三微控制器的输入端相连，第三微控制器的输出端与第二RS232串口转USB通讯模块的输入端相连，第二RS232串口转USB通讯模块与计算机9双向通讯，24V电源输入模块通过第二电压转换模块分别向第三微控制器、光电耦合器组供电。

如图7所示，在测量时，其步骤如下：

(1)先用三坐标测量仪器1测量雷达框架测试件2表面Z向坐标，记为Z₀；

(2)用三坐标测量仪器1对长方体标准件4的X向面15、Y向面16、Z向面17三个面上的测点18坐标进行测量，获得雷达框架测试件2各测点18的初始坐标，X向面15的两个测点18坐标记为和Y向面16的两个测点18坐标记为和Z向面17的一个测点18坐标记为Z_i,0，其中i为长方体标准件4的编号，Z₁和Z₂为X、Y向面16两个测点18的Z向坐标，且|Z₁-Z₀|<|Z₂-Z₀|；同时，利用温度传感器3对雷达框架测试件2各点温度进行测量，测量数据保存在计算机9内；

(3)使发热器5通电，根据需求对发热器5内部加热片功率进行调整，保持一定时间，直至雷达框架测试件2表面的温度传感器3的数值稳定；

(4)用三坐标测量仪器1对长方体标准件4的X向面15、Y向面16、Z向面17三个面上的测点18坐标进行测量，获得雷达框架测试件2各测点18坐标，X向面15的两个测点18坐标记为和Y向面16的两个测点18坐标记为和Z向面17的一个测点18坐标记为Z_i,k，其中i为长方体标准件4的编号，k为本步骤的重复次数，Z₁和Z₂为X、Y向面16两个测点18的Z向坐标，且|Z₁-Z₀|<|Z₂-Z₀|；同时，利用温度传感器3对雷达框架测试件2各点温度进行测量，测量数据保存在计算机9内；

(5)计算雷达框架测试件2表面各测点18X、Y、Z向热变形和绕X、Y轴热倾斜变形；

(6)重复步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)，直至经历测试要求的所有的各发热器5内部加热片的通电功率。

所述雷达框架测试件2表面各测点18X、Y、Z向热变形和绕X、Y轴热倾斜变形的计算方法如下：

X向热变形ΔX_i,k：将Z₀、Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;X}}_{i,k}=(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})-\left|\frac{Z_1-Z_0}{Z_2-Z_1}\right|\&lsqb;(X_{i,k}^{Z_2}-X_{i,0}^{Z_2})-(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})\&rsqb;$

Y向热变形ΔY_i,k：将Z₀、Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;Y}}_{i,k}=(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})-\left|\frac{Z_1-Z_0}{Z_2-Z_1}\right|\&lsqb;(Y_{i,k}^{Z_2}-Y_{i,0}^{Z_2})-(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})\&rsqb;$

Z向热变形ΔZ_i,k：将Z_i,0和Z_i,k代入下式：

ΔZ_i,k＝Z_i,k-Z_i,0

绕X轴热倾斜变形ΔαX_i,k：将Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;\&alpha;X}}_{i,k}=\frac{(Y_{i,k}^{Z_2}-Y_{i,0}^{Z_2})-(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})}{|Z_2-Z_1|}$

绕Y轴热倾斜变形ΔαY_i,k：将Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;\&alpha;Y}}_{i,k}=\frac{(X_{i,k}^{Z_2}-X_{i,0}^{Z_2})-(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})}{|Z_2-Z_1|}.$

以下结合图1至7对本发明作进一步的说明。

整个测量系统的设计思想为将小型有源相控阵雷达中用于固定T/R组件的框架进行抽取，作为雷达框架测试件2。将用于仿T/R组件结构的发热器5代替真正的T/R组件，安装于雷达框架测试件2的背部，仅保留小型有源相控阵雷达的发热特性。每个发热器5内部都具有加热片，加热功率可通过以调压控制器7为核心的电压调整系统调整，用于模拟各种相控阵雷达使用时的发热过程，使得雷达框架测试件2产生和使用时相同的热变形。

为了对雷达框架测试件2各点热变形进行测量，在其表面安置若干长方体标准件4，并利用三坐标测量仪器1对雷达框架测试件2热变形前后长方体标准件4各面上特定测点18的坐标进行测量，测量获得的坐标值通过坐标测量系统13发送至计算机9，之后计算得出雷达框架测试件2各点的热变形。为了便于测量，长方体标准件4在安装时，要保证一面垂直于三坐标测量仪器1的X轴方向，称为X向面15；一面垂直于Y轴方向，称为Y向面16；一面垂直于Z轴方向，称为Z向面17。在这里，先将长方体标准件4拧紧螺纹孔，在三个向面位置调整好之后，将螺母从长方体标准件4的上方套入，将螺母旋紧就可以将长方体标准件4的位置固定。在测量坐标时，是将测头10贴住测点18就可以完成测量。同时，在雷达框架测试件2表面长方体标准件4的间隔空隙中，安置若干温度传感器3，用于在测量各点热变形的同时，对雷达框架测试件2各点温度进行测量，温度测量值通过温度采集系统12传送至计算机9进行储存，以供后续研究分析。

例举的雷达框架测试件2的形状结构为矩形，背部安置了6×10共60个仿T/R组件结构的发热器5。在调整好长方体标准件4的X向面15、Y向面16和Z向面17位置后，通过锁紧螺母锁死来固定其位置，以实现长方体标准件4的安装。雷达框架测试件2表面均匀安置了5×11共55个长方体标准件4，由于测量时需要将雷达框架测试件2安置于三坐标测量仪器1的工作台上，在雷达框架测试件2的四角安装支撑柱14。在将雷达框架测试件2安置于三坐标测量仪器1工作台上后，无需添加额外的夹紧装置，因为雷达框架测试件2本身具有很大的自重，通过重力即可满足加紧要求。

所述调压控制器7包括和仿T/R组件结构发热器5数量相等的共60片可编程数字电位器MCP41010，第一微控制器采用STC12C5A60S2核心微控制器，在计算机9上对发热器5内部加热片加热电压进行设置之后，将电压设置参数传送至第一微控制器，第一微控制器通过译码器对各可编程数字电位器逐个寻址，并根据相应的电压设置参数利用SPI通讯协议调节可编程数字电位器对24V电压进行分压。由于有60个数字电位器需要寻址，译码器采用1片2-4译码器和4片4-16译码器组成。分压之后的电压接于发热器5内部加热片，从而实现加热片加热功率的调整。

所述三坐标测量仪器1为Leaderway V-450型数控加工中心，在主轴上安装测头10构成在线检测系统，可对加工中心工作台上物件表面坐标进行测量。通过对数控系统进行编程可实现自动测量，测量获得的坐标值传送至数控系统PMC模块I/O口，通过以信号转换器8为核心的坐标测量系统13发送至计算机9，以实现数据的自动读取测量数据并保存。所述第二微控制器采用STC12C5A60S2核心微控制器，机床在采集到坐标值后，通过PMC模块将坐标值输出至I/O口，PMC模块I/O口的24V逻辑电平经过光电耦合器组转换为5V电平被第二微控制器接受，之后，第二微控制器对接收到的坐标值进行打包。第二微控制器采用PL2303芯片将RS232串口通讯转换为USB接口和计算机9通讯，以将打包好的坐标值发送至计算机9存储。

所述温度传感器3共有20个，采用磁吸附安装在雷达框架测试件2的上表面，用于测量雷达框架测试件2各点温度，温度传感器3在雷达框架测试件2表面分布图如图2所示。温度传感器3选用DS18B20数字式温度传感器3，温度测量值通过温度采集系统12传送至计算机9进行储存，温度采集系统12以分布式温度采集器6为核心，第三微控制器采用STC12C5A60S2核心微控制器，温度传感器3测量到温度值后，通过单总线通讯发送至第三微控制器，之后，第三微控制器对接收到的温度值进行打包。第三微控制器采用PL2303芯片将RS232串口通讯转换为USB接口和计算机9通讯，以将打包好的温度值发送至计算机9存储。

综上所述，本发明通过抽取用于固定T/R组件的小型相控阵雷达框架，作为雷达框架测试件2，实现了小型相控阵雷达热变形及温度的同步测量，为小型相控阵雷达热变形机理的研究提供基础。

Claims (9)

1.一种小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，其特征在于：包括放置于三坐标测量仪器工作台上的雷达框架测试件，雷达框架测试件上均匀布置多个温度传感器、多个长方体标准件和多个用于仿T/R组件结构的发热器，温度传感器的输出端与分布式温度采集器的输入端相连，调压控制器的输出端与发热器的输入端相连，所述三坐标测量仪器数控系统的PMC模块I/O口与信号转换器相连，分布式温度采集器、调压控制器、信号转换器均与计算机双向通讯，所述发热器、调压控制器和计算机组成电压调节系统，所述温度传感器、分布式温度采集器和计算机组成温度采集系统，所述长方体标准件、三坐标测量仪器、信号转换器和计算机组成坐标测量系统。

2.根据权利要求1所述的小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，其特征在于：所述雷达框架测试件的上表面加工螺纹孔，长方体标准件的下端面伸出与该螺纹孔相配合的螺柱，长方体标准件的上端面即Z向面与三坐标测量仪器的Z轴轴向垂直，长方体标准件的两侧面即X向面、Y向面分别与三坐标测量仪器的X轴轴向、Y轴轴向垂直，长方体标准件的Z向面上设置一个测点，长方体标准件的X向面和Y向面上均设置两个测点。

3.根据权利要求1所述的小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，其特征在于：所述调压控制器包括第一微控制器、译码器、24V开关电源、第一电压转换模块、可编程数字电位器阵列和RS232串口通讯模块，可编程数字电位器阵列由多个可编程数字电位器组成，可编程数字电位器的个数与发热器的个数相同，第一微控制器的SPI口与可编程数字电位器阵列的第一输入端相连，第一微控制器通过译码器与可编程数字电位器阵列的第二输入端相连，24V开关电源接在可编程数字电位器的内置电阻的两端，并通过第一电压转换模块转换为5V电压分别向可编程数字电位器阵列、译码器、第一微控制器供电，第一微控制器通过RS232串口通讯模块与计算机双向通讯，可编程数字电位器阵列的输出端与发热器的输入端相连。

4.根据权利要求1所述的小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，其特征在于：所述分布式温度采集器包括第二微控制器、温度传感器接口模块、第一RS232串口转USB通讯模块和5V电源输入模块，温度传感器的输出端与温度传感器接口模块的输入端相连，温度传感器接口模块的输出端与第二微控制器的输入端相连，第二微控制器的输出端与第一RS232串口转USB通讯模块的输入端相连，第一RS232串口转USB通讯模块与计算机双向通讯，5V电源输入模块分别向第二微控制器和温度传感器接口模块供电。

5.根据权利要求1所述的小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，其特征在于：所述信号转换器包括第三微控制器、光电耦合器组、第二RS232串口转USB通讯模块、第二电压转换模块和24V电源输入模块，光电耦合器组的输入端与三坐标测量仪器数控系统的PMC模块I/O口相连，光电耦合器组的输出端与第三微控制器的输入端相连，第三微控制器的输出端与第二RS232串口转USB通讯模块的输入端相连，第二RS232串口转USB通讯模块与计算机双向通讯，24V电源输入模块通过第二电压转换模块分别向第三微控制器、光电耦合器组供电。

6.根据权利要求1所述的小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，其特征在于：所述雷达框架测试件是指小型有源相控阵雷达中用于固定T/R组件的框架，所述框架的正面均匀安装多个长方体标准件，多个温度传感器均匀分布在长方体标准件的间隙中，所述框架的背面均匀安装多个发热器，所述框架的边角处向下安装四个支撑柱，框架通过所述支撑柱放置在三坐标测量仪器工作台上。

7.根据权利要求6所述的小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统，其特征在于：所述长方体标准件的个数为55个，所述温度传感器的个数为20个，所述发热器的个数为60个。

8.一种如权利要求1所述的小型相控阵雷达热变形及温度同步测量系统的测量方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)先用三坐标测量仪器测量雷达框架测试件表面Z向坐标，记为Z₀；

(2)用三坐标测量仪器对长方体标准件的X向面、Y向面、Z向面三个面上的测点坐标进行测量，获得雷达框架测试件各测点的初始坐标，X向面的两个测点坐标记为和Y向面的两个测点坐标记为和Z向面的一个测点坐标记为Z_i,0，其中i为长方体标准件的编号，Z₁和Z₂为X、Y向面两个测点的Z向坐标，且|Z₁-Z₀|<|Z₂-Z₀|；同时，利用温度传感器对雷达框架测试件各点温度进行测量，测量数据保存在计算机内；

(3)使发热器通电，根据需求对发热器内部加热片功率进行调整，保持一定时间，直至雷达框架测试件表面的温度传感器的数值稳定；

(4)用三坐标测量仪器对长方体标准件的X向面、Y向面、Z向面三个面上的测点坐标进行测量，获得雷达框架测试件各测点坐标，X向面的两个测点坐标记为和Y向面的两个测点坐标记为和Z向面的一个测点坐标记为Z_i,k，其中i为长方体标准件的编号，k为本步骤的重复次数，Z₁和Z₂为X、Y向面两个测点的Z向坐标，且|Z₁-Z₀|<|Z₂-Z₀|；同时，利用温度传感器对雷达框架测试件各点温度进行测量，测量数据保存在计算机内；

(5)计算雷达框架测试件表面各测点X、Y、Z向热变形和绕X、Y轴热倾斜变形；

(6)重复步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)，直至经历测试要求的所有的各发热器内部加热片的通电功率。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于：所述雷达框架测试件表面各测点X、Y、Z向热变形和绕X、Y轴热倾斜变形的计算方法如下：

X向热变形ΔX_i,k：将Z₀、Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;X}}_{i,k}=(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})-\left|\frac{Z_1-Z_0}{Z_2-Z_1}\right|\&lsqb;(X_{i,k}^{Z_2}-X_{i,0}^{Z_2})-(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})\&rsqb;$

Y向热变形ΔY_i,k：将Z₀、Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;Y}}_{i,k}=(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})-\left|\frac{Z_1-Z_0}{Z_2-Z_1}\right|\&lsqb;(Y_{i,k}^{Z_2}-Y_{i,0}^{Z_2})-(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})\&rsqb;$

Z向热变形ΔZ_i,k：将Z_i,0和Z_i,k代入下式：

ΔZ_i,k＝Z_i,k-Z_i,0

绕X轴热倾斜变形ΔαX_i,k：将Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;\&alpha;X}}_{i,k}=\frac{(Y_{i,k}^{Z_2}-Y_{i,0}^{Z_2})-(Y_{i,k}^{Z_1}-Y_{i,0}^{Z_1})}{|Z_2-Z_1|}$

绕Y轴热倾斜变形ΔαY_i,k：将Z₁、Z₂代入下式：

${\mathrm{\&Delta;\&alpha;Y}}_{i,k}=\frac{(X_{1,k}^{Z_2}-X_{i,0}^{Z_2})-(X_{i,k}^{Z_1}-X_{i,0}^{Z_1})}{|Z_2-Z_1|}.$