CN110595509A - 一种用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置，包括敲击杆，敲击杆的上端设置有敲击头，敲击头采用圆弧形结构，敲击头部的刚度与谐振子谐振频率相匹配；包括电磁继电器，电磁继电器的衔铁与敲击杆的下端固定连接；包括单脉冲供给信号源，所述单脉冲供给信号源与电磁继电器电连接；包括可实现电磁继电器左右位置调整和前后位置调整的电磁继电器安装结构；包括用于安装待测元件的元件安装座，元件安装座设置在敲击杆的敲击头伸出的一侧外，元件安装座安装在旋转装置的上方，旋转装置安装在上下位移装置的上方。本装置实现了待测元件的快速起振、方便操作、节省了测试时间、且便于控制敲击力度。

Description

一种用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置

技术领域

本发明属于谐振子测试技术领域，特别是一种用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置。

背景技术

哥氏振动陀螺(Coriolis Vibratory Gyroscope,CVG)基于哥氏效应敏感角速度，通过利用谐振子振动时产生的驻波进动代替转子的高速转动，避免了机械摩擦，因而从根本上减小了漂移误差，具有较高精度。谐振子是壳体振动陀螺的核心部件，其性能好坏直接决定了陀螺的性能。谐振子的Q值(品质因数)是谐振陀螺的关键性能参数之一。Q值越高，代表其阻尼参数越低，陀螺的标度因数越大，分辨率越好，因此准确并快速测试Q值是十分必要的。

为了达到较高的测试精度，通常采用衰减时间法对高Q值谐振子进行测试。为了得到谐振子的阻尼参数，目前采用的是首先对谐振子进行定频激励至稳定状态，激励频率等于谐振子的谐振频率，待振动稳定后，断开激励并计算衰减时间。但是为了确定谐振频率，一般定频激励之前需要进行扫频以确定谐振频率，十分耗费时间。对于低阻尼谐振子而言，谐振子在慢起振过程中由于谐振子本征频率随温度轻微变化很容易导致激励频率不等于谐振频率，谐振子无法稳定在最大振幅，大部分情况下需要对激励频率进行微调，大大增加了测试时间。

选定敲击方式进行激励，可以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能实现待测元件的快速起振、方便操作、节省测试时间、便于控制敲击力度的用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置，其特征在于：包括敲击杆，敲击杆的上端设置有敲击头，所述敲击头采用圆弧形结构，敲击头部的刚度与谐振子的工作谐振频率相匹配；

包括电磁继电器，所述电磁继电器的衔铁与敲击杆的下端固定连接；

包括单脉冲供给信号源，所述单脉冲供给信号源与电磁继电器电连接；

包括可实现电磁继电器左右位置调整和前后位置调整的电磁继电器安装结构。

包括用于安装待测元件的元件安装座，所述元件安装座设置在敲击杆的敲击头伸出的一侧外，所述元件安装座安装在旋转装置的上方，所述旋转装置安装在上下位移装置的上方。

而且的，所述电磁继电器安装结构包括两个运动方向垂直的X向水平位移装置和Y向水平位移装置，其中,X向水平位移装置安装在Y向水平位移装置的上方，两个水平位移装置均连接有电驱动装置；所述电磁继电器安装在X向水平位移装置的上方。

而且的，连接两个水平移位装置的电驱动装置均采用由电机驱动的滚珠丝杠运动机构。

而且的，所述旋转装置采用由电机驱动的蜗轮蜗杆运动机构；所述上下位移装置采用由电机驱动的滚珠丝杠运动机构。

本发明具有的优点和积极效果：

(1)本发明通过控制水平位移装置及上下位移装置的运动调整敲击杆和待测元件的空间相对距离，通过单脉冲供给信号源调整敲击头的初始速度，通过相对距离和初始速度两个参数调节敲击力度的大小，具有敲击力度便于控制的优点；

(2)本发明中单脉冲供给信号源所提供的脉冲信号包含各频段的信息，敲击头敲击待测元件后，通过待测元件自身的选频作用，达到快速激励起其工作频率的效果。避免了慢起振导致的激励频率不等于谐振频率，进而导致谐振子振幅不稳的现象，从而大幅度减少了测试时间。

(3)本发明通过两个运动方向垂直的水平位移装置可分别实现敲击杆相对待测元件的左右位置和前后位置的调整，通过上下位移装置实现敲击杆相对待测元件的上下位置调整，这样，针对不同规格的待测元件，均可将敲击头调整到较佳的敲击作用位置，扩展了敲击装置的适用性。

附图说明

图1是本发明敲击装置示意图；

图2是本发明测试结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置，请参见图1-2，其发明点为：包括敲击杆2、电磁继电器3、单脉冲供给信号源1、电磁继电器安装结构、用于安装待测元件4的元件安装座5。

所述敲击杆的上端设置有敲击头2-1，所述敲击头采用圆弧形结构，以确保敲击时与敲击元件进行点接触，敲击头部的刚度与谐振子谐振频率相匹配。

所述单脉冲供给信号源与电磁继电器电连接，所述电磁继电器的衔铁3-1与敲击杆的下端固定连接，这样，当电磁继电器接收到信号源的电信号时，由电磁继电器的衔铁带动敲击头快速向待测元件方向运动一小段距离，并迅速恢复原位置，实现敲击。

所述电磁继电器安装结构可实现电磁继电器左右位置调整和前后位置调整，即沿X轴和Y轴方形进行位置调整。

所述元件安装座设置在敲击杆的敲击头伸出的一侧外，所述元件安装座以沿周向可转动的方式安装在旋转装置6上方，用于在测试对称元件周向不同位置参数时的角度调整，旋转装置安装在上下位移装置7的上方,即Z向移位装置。

上述结构中，所述电磁继电器安装结构包括两个运动方向垂直的X向水平位移装置9和Y向水平位移装置8，其中,X向水平位移装置安装在Y向水平位移装置的上方，两个水平位移装置均连接有电驱动装置；所述电磁继电器安装在X向水平位移装置的上方。

上述结构中，连接两个水平移位装置的电驱动装置均采用由电机驱动的滚珠丝杠运动机构。

上述结构中，所述旋转装置采用由电机驱动的蜗轮蜗杆运动机构；所述上下位移装置采用由电机驱动的滚珠丝杠运动机构。

本发明以石英半球谐振子为例进行敲击测试，具体实施方式包括以下步骤：

步骤1

将待测熔融石英半球谐振子安装在元件安装座上；将除了信号源以外的整个敲击装置固定于真空中，可以测试谐振子在真空状态下的阻尼参数。

步骤2

通过电磁继电器安装结构和上下位移装置，调节敲击头与谐振子之间的距离，调节过程中，通过给电磁继电器施加单脉冲信号进行试敲击，至进行敲击操作时，敲击头刚好能敲击到半球谐振子为止，最终的敲击位置为半球谐振子的直径最大处。

步骤3

准备检测条件，包括但是不限于采用激光测振仪检测谐振子的衰减信号。

步骤4

通过驱动装置控制旋转装置带动石英半球谐振子转动至不同的测试方位，直到获得包络线平滑的测试信号如图2所示，通过计算信号的振动频率f₀和衰减时间τ得到Q＝τπf₀。

采用上述方式测试了一个半球谐振子的Q值，测试结果如表所示：

表1半球谐振子Q值测试结果

由表1可知，通过该敲击装置，谐振子Q值测试结果稳定性达到3％。本发明敲击装置不仅限于测试谐振子的阻尼参数，还可以用于测试谐振子的频率裂解参数、其它模态信息等。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (4)

1.一种用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置，其特征在于：包括敲击杆，敲击杆的上端设置有敲击头，所述敲击头采用圆弧形结构，敲击头部的刚度与谐振子的工作谐振频率相匹配；

包括电磁继电器，所述电磁继电器的衔铁与敲击杆的下端固定连接；

包括单脉冲供给信号源，所述单脉冲供给信号源与电磁继电器电连接；

包括可实现电磁继电器左右位置调整和前后位置调整的电磁继电器安装结构。

包括用于安装待测元件的元件安装座，所述元件安装座设置在敲击杆的敲击头伸出的一侧外，所述元件安装座安装在旋转装置的上方，所述旋转装置安装在上下位移装置的上方。

2.根据权利要求1所述的用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置，其特征在于：所述电磁继电器安装结构包括两个运动方向垂直的X向水平位移装置和Y向水平位移装置，其中,X向水平位移装置安装在Y向水平位移装置的上方，两个水平位移装置均连接有电驱动装置；所述电磁继电器安装在X向水平位移装置的上方。

3.根据权利要求2所述的用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置，其特征在于：连接两个水平移位装置的电驱动装置均采用由电机驱动的滚珠丝杠运动机构。

4.根据权利要求1所述的用于低阻尼谐振子参数测试的敲击装置，其特征在于：所述旋转装置采用由电机驱动的蜗轮蜗杆运动机构；所述上下位移装置采用由电机驱动的滚珠丝杠运动机构。