CN106153072A - 一种惯组本体响应频率的测试方法与测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种惯组本体响应频率的测试方法与测试系统，利用惯组本体上已安装有的加表(可测加速度)，直接在惯组正常的工艺振动、验收振动过程中测试采集惯组加表的脉冲输出，获得惯组本体频率响应和陀螺抖动频率等其他响应频率，以用于通过数据分析减振系统的响应；本发明中惯组不用开上盖、粘传感器，不影响惯组正常生产，且数据处理灵活，减振系统性能测试的准确性和精确度高。

Description

一种惯组本体响应频率的测试方法与测试系统
技术领域
本发明涉及频率的测试方法与测试系统，尤其是一种惯组本体响应频率的测试方法与测试系统。
背景技术
激光惯导已成功应用于运载火箭、导弹、卫星、飞机、船舶以及其它民用领域，为运载火箭、导弹、卫星、飞机、船舶等提供角速度和视加速度信息，是其关键设备。激光惯组由重要仪表(激光陀螺、加速度表(简称加表))、本体、箱体、减振器、电子箱等组成，惯组重要仪表(陀螺和加表)安装在本体上，本体通过减振系统安装在箱体上，该减振系统的性能参数对惯组至关重要，因此有必要对激光惯组减振系统性能进行测试与监控，本领域中通常通过测量随机振动中惯组本体的频率响应来对减振系统的性能进行测试。
如附图1所示，现有技术中惯组本体响应频率的测试主要为：将惯组放在振动台上，打开惯组上盖，在本体上选取合适位置粘接加速度传感器，通过测试加速度传感器在力学振动条件下的响应来测试减振性能参数。
然而，现有技术方案要求惯组开上盖，改变了惯组技术状态，因此要安排额外的力学试验来测试惯组的性能，影响了惯组的生产流程；而且，开惯组上盖粘传感器步骤繁琐，增加了额外的工作量。此外，现有技术方案不能测试本体其他响应频率(如陀螺抖频等)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供了一种惯组本体响应频率的测试方法与测试系统，能够在不改变惯组原有结构技术状态的情况下，实现对惯组本体频率响应的测试；同时避免影响惯组生产流程和额外工作量的增加。
进一步的，能够在测试惯组本体频率响应的同时，实现对陀螺抖频等其他响应频率的测试。
本发明包括如下技术方案：
本发明提供一种惯组本体响应频率的测试方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将惯组本体通过减振系统安装固定，所述惯组本体上装有惯组自身配备的加速度表；
(2)在一个时间区间内持续向该惯组本体施加随机振动；
(3)通过惯组测试设备对所述加速度表输出的脉冲时域数据进行采样，并在所述时间区间内选取一段区间的加速度表输出的脉冲时域采样数据；
(4)将所述选取的脉冲时域数据转化为加速度数据，并利用该加速度数据通过快速傅里叶变换方法计算惯组本体频率响应，所述选取的脉冲时域数据转化为加速度数据的计算公式为：
a＝d×h×(NA+-NA-)×g
其中，a为加速度数据，d为加速度表输出脉冲时域数据的脉冲当量，h为采样频率，NA+和NA-分别为加速度表从正、负两个输出通道输出的脉冲数，g为重力加速度。
进一步的，所述惯组本体上还装有陀螺，将所述选取的脉冲时域数据转化为加速度数据后，利用该加速度数据计算惯组本体频率响应和陀螺抖频。
进一步的，对快速傅里叶变换计算结果进行数据平滑处理。
本发明提供一种惯组本体响应频率的测试系统，所述测试系统包括：惯组、振动台和惯组测试设备，所述惯组安装固定于所述振动台上，所述惯组包括惯组本体、减振系统和惯组自身配备的加速度表，所述惯组本体上装有所述加速度表，所述惯组本体通过所述减振系统安装固定；所述惯组测试设备与所述惯组电气连接，进而对所述加速度表输出的脉冲时域数据进行采样并将采样数据转化为加速度数据后，计算惯组本体频率响应。
进一步的，所述惯组本体上还装有陀螺，所述将采样数据转化为加速度数据后，计算惯组本体频率响应和陀螺抖频。
进一步的，所述惯组还包括箱体、电子箱和电气接口；所述惯组本体通过所述减振系统安装在所述箱体内，所述箱体安装固定于所述振动台上；所述电子箱安装在所述箱体内并与所述加速度表电气连接，以对加速度表的输出数据进行电处理；所述电气接口是所述电子箱的电气输出接口，开设于所述箱体外侧壁，所述惯组测试设备通过所述电气接口与所述惯组电气连接。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明利用惯组本体上已安装有的加表(可测加速度)，直接在惯组正常的工艺振动、验收振动过程中测试采集惯组加表的脉冲输出，获得惯组本体频率响应，可用于通过数据分析减振系统的响应。本发明中惯组不用开上盖、粘传感器，不影响惯组正常生产，且数据处理灵活。
2.本发明利用加表的脉冲输出，实现对惯组本体频率响应的测试的同时，可以检测陀螺抖动频率等其他响应频率，并和惯组本体频率响应共同用于对减振系统的性能进行测试，相较于单一的惯组本体频率响应测试，能够提高减振系统的性能测试的准确性和精确度。
附图说明
图1为现有技术中惯组本体响应频率的测试系统示意图；
图2为本发明惯组本体响应频率的测试系统示意图；
图3为本发明具体实施方式中惯组在随机振动下采集的加速度表输出脉冲数示意图；
图4为本发明具体实施方式中获得的惯组本体频率响应示意图；
图5为本发明具体实施方式中获得的经数据平滑处理的惯组本体频率响应示意图。
具体实施方式
下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
参见图2，本发明惯组本体响应频率的测试系统包括惯组、振动台和惯组测试设备，所述惯组安装固定于所述振动台上，所述惯组包括惯组本体、减振系统、重要仪表、箱体、电子箱和电气接口，所述惯组本体上装有所述重要仪表，所述重要仪表包括加速度表和陀螺。所述惯组本体通过所述减振系统安装在所述箱体内，所述箱体安装固定于所述振动台上；所述电子箱安装在所述箱体内并与所述重要仪表电气连接，以对重要仪表的输出数据进行电处理；所述电气接口是所述电子箱的电气输出接口，开设于所述箱体外侧壁，所述惯组测试设备通过所述电气接口与所述惯组电气连接。
下面结合一具体实施方式，阐述惯组本体响应频率的测试方法。选取某型激光惯组，其惯组本体上安装的加速度表的脉冲当量为1200/(g·s)(即令1g的重力加速度持续作用在该加速度表上时，加速度表每秒输出的脉冲数为1200)，所述加速度表的脉冲分正、负两个通道NA+和NA-输出，所述惯组测试设备中包含了高速脉冲采集模块，可以采集储存2KHz的脉冲原始数据。该高速脉冲采集系统由脉冲输入隔离板RTM和脉冲计数单元组成。脉冲输入隔离板RTM提供1路高稳(2×10-6)温补晶振时钟源，30路的脉冲计数隔离电路。隔离板隔离板上对30路输入脉冲信号做光耦隔离，并调理后输入到板载FPGA作为计数脉冲信号。并且隔离板上所述时钟源产生1.024MHz的高稳时钟(2ppm)，输入到该FPGA作为系统时钟。脉冲计数单元主要完成在规定时间内，对30路脉冲信号分别计数的功能。具体由1.024MHz高稳时钟在FPGA内部分频出2KHz的时钟信号作为闸门信号，即在0.5ms之内，分别测试30路信号的脉冲数。在一个0.5ms结束时，FPGA锁存30路信号脉冲数，产生中断请求信号，清零计数器数值，并由板载或离线读取单元在下个0.5ms到来前将30路信号脉冲数读取完毕；在下个0.5ms到来之际，FPGA覆盖上次的30路信号脉冲数，产生中断请求信号，等待所述读取单元读取。由此实现在每个0.5ms内，对30路脉冲信号的计数功能。
进行惯组本体响应频率测试的主要步骤包括：
(1)在一个时间区间内持续向该惯组本体施加随机振动；
(2)参见图3，为该激光惯组在2KHz采样频率下采集的加速度表输出脉冲数情况，其中横坐标为随着时间推移所采集到的数据个数，纵坐标为加速度表输出的脉冲数(NA+-NA-)。在本具体实施方式中，0.7×105-3.2×105的时间区间为随机振动阶段；
(3)选取该随机振动阶段中1×105-3×105区间的数据，转化为加速度数据(单位为加速度)，转化公式为：
a＝d×h×(NA+-NA-)×g
其中，a为加速度数据，d为加速度表输出脉冲时域数据的脉冲当量，h采样频率，NA+和NA-分别为加速度表从正、负两个输出通道输出的脉冲数，g为重力加速度；在本具体实施方式中，d＝1200/(g·s)，h＝2KHz，NA+-NA-可由图3所示的实际测量值获得；
(4)时域数据的频率分析，利用快速傅里叶变换方法将上述选取和转化的加速度数据转换为时域频率数据，根据采样定理，采样频率为2KHz，则可计算1Hz-1000Hz的频率响应结果(如图4)，可测试出本体的谐振频率和陀螺抖频；
(5)为更清晰识别出本体的谐振频率，对上述快速傅里叶变换分析结果进行数据平滑处理，参见图5，对上述选取的2×105个(3×105-1×105＝2×105)计算结果数据，每300个为单位进行数据平滑处理后，可清晰地识别出本体谐振频率和陀螺抖频。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种惯组本体响应频率的测试方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将惯组本体通过减振系统安装固定，所述惯组本体上装有惯组自身配备的加速度表；
(2)在一个时间区间内持续向该惯组本体施加随机振动；
(3)通过惯组测试设备对所述加速度表输出的脉冲时域数据进行采样，并在所述时间区间内选取一段区间的加速度表输出的脉冲时域采样数据；
(4)将所述选取的脉冲时域数据转化为加速度数据，并利用该加速度数据通过快速傅里叶变换方法计算惯组本体频率响应，所述选取的脉冲时域数据转化为加速度数据的计算公式为：
a＝d×h×(NA+-NA-)×g
其中，a为加速度数据，d为加速度表输出脉冲时域数据的脉冲当量，h为采样频率，NA+和NA-分别为加速度表从正、负两个输出通道输出的脉冲数，g为重力加速度。
2.如权利要求1所述的惯组本体响应频率的测试方法，其特征在于：所述惯组本体上还装有陀螺，将所述选取的脉冲时域数据转化为加速度数据后，利用该加速度数据计算惯组本体频率响应和陀螺抖频。
3.如权利要求1所述的惯组本体响应频率的测试方法，其特征在于：对快速傅里叶变换计算结果进行数据平滑处理。
4.一种惯组本体响应频率的测试系统，所述测试系统包括：惯组、振动台和惯组测试设备，所述惯组安装固定于所述振动台上，所述惯组包括惯组本体、减振系统和惯组自身配备的加速度表，所述惯组本体上装有所述加速度表，所述惯组本体通过所述减振系统安装固定；所述惯组测试设备与所述惯组电气连接，进而对所述加速度表输出的脉冲时域数据进行采样并将采样数据转化为加速度数据后，计算惯组本体频率响应。
5.如权利要求4所述的惯组本体响应频率的测试系统，其特征在于：所述惯组本体上还装有陀螺，所述将采样数据转化为加速度数据后，计算惯组本体频率响应和陀螺抖频。
6.如权利要求4所述的惯组本体响应频率的测试系统，其特征在于：所述惯组还包括箱体、电子箱和电气接口；所述惯组本体通过所述减振系统安装在所述箱体内，所述箱体安装固定于所述振动台上；所述电子箱安装在所述箱体内并与所述加速度表电气连接，以对加速度表的输出数据进行电处理；所述电气接口是所述电子箱的电气输出接口，开设于所述箱体外侧壁，所述惯组测试设备通过所述电气接口与所述惯组电气连接。
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