CN112067847A - 一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置及方法 - Google Patents

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CN112067847A CN202010935931.6A CN202010935931A CN112067847A CN 112067847 A CN112067847 A CN 112067847A CN 202010935931 A CN202010935931 A CN 202010935931A CN 112067847 A CN112067847 A CN 112067847A
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杜剑
冯东棉
党建军
李军朔
张阳
王文一
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Abstract

本发明提供一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置及方法，解决现有加速度计力矩器磁性能测量装置无法检测评估气隙均匀性及测量精度较低的问题。该装置包括安装架、安装台、测量探头、特斯拉计、数据处理单元、用于驱动测量探头或安装台发生相对轴向运动的第一驱动单元、N个霍尔传感器，安装台和测量探头均设在安装架上；测量探头包括柱状探头本体和导向筒；导向筒的外径与待测力矩器轭铁端面的通孔直径相适配，导向筒的内径大于待测力矩器的磁极片外径；导向筒的筒壁上沿轴向开设有N个圆周均布的第一凹槽；N个霍尔传感器分别嵌入N个第一凹槽内并通过导线与特斯拉计连接；数据处理单元用于将特斯拉计采集的气隙磁性能数据进行分析。

Description

一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置及方法
技术领域
本发明涉及力矩器气隙磁性能测量评估技术，具体涉及一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置及评估方法。
背景技术
石英挠性加速度计是利用牛顿第二定律(惯性定律)测量加速度的惯性导航器件，被广泛应用于潜艇、飞船等运载体的导航系统，是导航系统的核心部件之一，其主要通过力反馈原理来测量运载体的加速度。石英挠性加速度计主要组成包括力矩器、检测质量摆组件、差动电容传感器以及混合集成电路，加速度计工作过程中通过检测质量摆组件的通电线圈在力矩器气隙磁场作用下，产生电磁回复力来平衡外界加速度作用而产生的惯性力，因此加速度计力矩器气隙磁场均匀性直接影响电磁力与惯性力的平衡性准确性，进而影响加速度计的工作状态及精度。
加速度计的力矩器结构如图1所示，其包括轭铁08、磁钢09和磁极片010，轭铁08为中空结构，其上端中部设有通孔011，磁钢09和磁极片010从下至上依次同轴设置在轭铁08内部，磁钢09位于轭铁08的中空腔体内且与轭铁08内壁之间存在距离，磁极片010位于轭铁08上端的通孔011内，且与轭铁08的通孔011内壁之间存在间隙。
如图2所示，公开号为CN103134953A的中国专利，公开了一种加速度计力矩器磁性能测量装置，其是利用磁通量测量技术实现力矩器磁性能测量。该测量装置的工作过程是通过按压导杆头01，使得导杆02连同使用漆包线绕制的线圈05在设定行程范围内，沿着导向筒03内垂直向下运动至加速度计力矩器07的磁场内，此时线圈05产生电流通过导线04流经磁通计06后，经磁通计06积分、放大过程被同步显示。该测量装置测量的是力矩器气隙总磁通量，只能用于评价力矩器气隙磁性能大小，而不能对力矩器气隙不同位置的均匀性进行评价；而且使用该装置进行测量时，操作繁琐，耗费工时较长，效率较低；另外，由于力矩器与导向筒03间隙较大，测试误差受力矩器摆放位置影响较大，使得测量精度较低。
发明内容
为了解决现有加速度计力矩器磁性能测量装置只能检测力矩器气隙磁性能大小，无法检测评估气隙均匀性；以及测量精度较低的技术问题，本发明提供了一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置及方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，其特殊之处在于：包括安装架、安装台、第一驱动单元、测量探头、特斯拉计、数据处理单元、N个霍尔传感器和N个导线，N≥3；
所述安装台和测量探头均设置在安装架上，且测量探头位于安装台的正上方；
所述测量探头包括柱状探头本体和导向筒；所述柱状探头本体的上端设置在安装架上，柱状探头本体上设有过线通道；所述导向筒同轴设置在柱状探头本体的下端，导向筒的外径与待测力矩器轭铁端面的通孔直径相适配，导向筒的内径大于待测力矩器的磁极片外径；
所述导向筒的筒壁上沿轴向开设有N个圆周均布的第一凹槽；
所述N个霍尔传感器分别嵌入N个第一凹槽内，且N个霍尔传感器几何中心位于导向筒的同一圆周上；
N个导线的一端分别与N个霍尔传感器连接，另一端穿过过线通道后均与特斯拉计连接；
所述数据处理单元用于将特斯拉计采集的气隙磁性能数据进行分析，并根据内置评判标准，对力矩器气隙的磁性能进行判读；
所述第一驱动单元设置在安装架上，用于驱动测量探头或安装台发生相对轴向运动。
进一步地，所述过线通道包括设置在柱状探头本体上的中心孔、沿轴向设置在柱状探头本体侧壁且周向布置的N个第二凹槽、与中心孔和N个第二凹槽贯通的N个径向通孔；
N个第二凹槽分别与N个第一凹槽相贯通；
N个径向通孔分别位于N个第二凹槽远离第一凹槽的一端；
所述N为4。
进一步地，所述第一驱动单元为设置在安装架底部的步进电机，步进电机的输出端与安装台相连。
本发明还提供一种采用上述加速度计的力矩器气隙磁性能评估测量评估装置对加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)将待测力矩器安装在安装台上，使力矩器的轴线与测量探头的轴线重合,且测量探头任一霍尔传感器位于待测力矩器孔位的正上方；
2)第一驱动单元驱动安装台向上运动或者驱动测量探头向下运动，直至测量探头上的霍尔传感器伸至力矩器气隙的第一轴向测量位置；
3)N个霍尔传感器采集第一轴向测量位置的N个气隙磁性能数据，并将N个气隙磁性能数据传输至特斯拉计；数据处理单元对特斯拉计获取的第一轴向测量位置N个气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性设定大小范围进行比较，以及数据处理单元对气隙磁性能数据极差与设定极差范围进行比较，若任一气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性设定大小范围或者气隙磁性能数据极差超出设定极差范围，则力矩器周向气隙磁性能不合格；若N个气隙磁性能数据均在力矩器气隙磁性设定大小范围内以及气隙磁性能数据极差在设定极差范围内，则第一轴向测量位置的周向气隙磁性能合格，执行步骤4)；
4)重复执行步骤2)和步骤3)，测量探头上的霍尔传感器移动至力矩器气隙的第二轴向测量位置、第三轴向测量位置、……，直至测量探头上的霍尔传感器移动至力矩器气隙的轴向最深测量位置，完成对力矩器所有轴向位置的周向气隙磁性能测量。
进一步地，还包括步骤5)：数据处理单元对所有轴向测量位置的同一周向位置气隙磁性能数据极差与力矩器气隙磁性设定极差范围进行比较，若气隙磁性能数据极差超出设定极差范围，则力矩器轴向气隙磁性能不合格，若气隙磁性能数据极差在设定极差范围内，则力矩器轴向气隙磁性能合格。
同时，本发明提供了另外一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，其特殊之处在于：包括安装架、安装台、第一驱动单元、第二驱动单元、测量探头、特斯拉计、数据处理单元、霍尔传感器和导线；
所述安装台和测量探头均设置在安装架上，且测量探头位于安装台的正上方；
所述测量探头包括柱状探头本体和导向筒；
所述柱状探头本体的上端设置在安装架上，柱状探头本体上设有过线通道；
所述导向筒同轴设置在柱状探头本体的下端，导向筒的外径与待测力矩器轭铁端面的通孔直径相适配，导向筒的内径大于待测力矩器的磁极片外径；
所述导向筒的筒壁上沿轴向开设有第一凹槽；
所述霍尔传感器嵌入第一凹槽内；
所述导线的一端与霍尔传感器连接，另一端穿过过线通道后与特斯拉计连接；
所述数据处理单元用于将特斯拉计采集的气隙磁性能数据进行分析，并根据内置评判标准，对力矩器气隙的磁性能进行判读；
所述第一驱动单元设置在安装架上，用于驱动测量探头或安装台发生相对轴向运动；
所述第二驱动单元设置在安装架上，用于驱动安装台或者测量探头转动。
进一步地，所述过线通道包括设置在柱状探头本体上的中心孔、沿轴向设置在柱状探头本体侧壁的第二凹槽、与中心孔和第二凹槽贯通的径向通孔；
所述第二凹槽与第一凹槽相贯通；
所述径向通孔位于第二凹槽远离第一凹槽的一端。
进一步地，所述第一驱动单元为设置在安装架底部的步进电机，步进电机的输出端与安装台相连；
所述第二驱动单元为设置在安装架顶部的旋转电机，旋转电机的输出端与柱状探头本体的上端相连。
本发明还提供一种采用上述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置对加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)将待测力矩器安装在安装台上，使力矩器的轴线与测量探头的轴线重合,且测量探头的霍尔传感器位于待测力矩器孔位的正上方；
2)第一驱动单元驱动安装台向上运动或者驱动测量探头向下运动，直至测量探头上的霍尔传感器伸至力矩器气隙的第一轴向测量位置，第一驱动单元停止；
3)霍尔传感器采集第一轴向测量位置的第一周向位置气隙磁性能数据，并将该气隙磁性能数据传输至特斯拉计，数据处理单元对特斯拉计获取的气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性设定范围进行比较，若气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性设定范围，则力矩器气隙磁性能不合格；若否，则执行步骤4)；
4)重复执行步骤3)，使测量探头上的霍尔传感器在第一轴向测量位置转动一圈，霍尔传感器对多个周向位置的气隙磁性能数据进行采集，并将气隙磁性能数据传输至特斯拉计，数据处理单元对特斯拉计获取的多个气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性设定范围大小及设定极差范围进行比较，若有任一周向位置的气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性设定范围或者气隙磁性能数据极差超出设定极差范围，则力矩器气隙磁性能不合格，若所有周向位置的气隙磁性能数据均在力矩器气隙磁性能设定大小范围内以及气隙磁性能数据极差在设定极差范围内，则执行步骤5)；
5)重复执行步骤2)至4)，进行力矩器气隙的第二轴向测量位置、第三轴向测量位置、……，直至测量探头上的霍尔传感器移动至力矩器气隙的轴向最深测量位置的测量。
进一步地，还包括步骤6)：数据处理单元对所有轴向测量位置的同一周向位置气隙磁性能数据极差与力矩器气隙磁性设定极差范围进行比较，若气隙磁性能数据极差超出设定极差范围，则力矩器轴向气隙磁性能不合格，若气隙磁性能数据极差在设定极差范围内，则力矩器轴向气隙磁性能合格。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明测量评估装置及方法中，导向筒的外圆面与轭铁上端通孔内壁相接触，形成径向定位，保证导向筒与力矩器的同轴度；同时，导向筒的内圆面与力矩器磁极片外圆面之间存在间隙，保证气隙磁性测量要求；实现力矩器气隙磁性能的准确测量，避免因配合间隙及轴向位置变动带来测量误差；导向筒上沿周向布置多个霍尔传感器，或者测量探头上安装一个霍尔传感器，通过第二驱动单元驱动测量探头或者安装台转动，实现力矩器气隙周向多点磁性能数据的测量，并通过第一驱动单元驱动测量探头或安装台发生相对轴向运动，使测量探头中的霍尔传感器获得沿力矩器气隙轴向的相对运动，霍尔传感器可读取力矩器气隙轴向多点磁性能数据，数据处理单元根据采集力矩器气隙内周向与轴向磁性能数据，使用内置筛选判据，对力矩器气隙的磁性能进行评估，并给出判读结论。本发明测量评估装置及方法通过力矩器气隙内周向及轴向多点磁性能数据，可评估力矩器气隙不同位置(轴向和周向)的气隙均匀性，并且多点数据可提高磁性能评估的精度及全面性。
2、本发明在测量探头上周向布置多个霍尔传感器时，可实现对力矩器气隙每一轴向深度位置的周向多点磁性能数据的一次性采集，测试操作方便、测量效率高。
3、本发明测量评估装置及方法采用霍尔传感器获得力矩器气隙磁性能数据，直流精度达±0.05％，测量精度高。
4、本发明过线通道的径向通孔和中心孔将导线布置于柱状探头本体内部，用于保护导线，避免其与外部接触受到磨损；过线通道还包括第二凹槽，第二凹槽加工方便，易实现与径向通孔和第一凹槽的贯通，也便于导线放置与保护。
5、本发明测量评估装置中N≥2，通常N越大，测量精度越高；当N为4时，4个霍尔传感器能满足测量精度；随着N的增加，对测量精度结果不会有太大影响，但测量探头上需要加工更多的第二凹槽和径向通孔，使得测量探头的加工难度增大，以及需要安装更多的霍尔传感器，增加成本，因此优选N为4，可提高测量精度，同时可避免不必要的加工成本。
6、本发明测量评估装置结构简单、操作简易，可快速完成多个力矩器周向和轴向气隙磁性能的测试且测试效率高。
7、本发明测量评估装置及方法中，第一驱动单元为步进电机，使得测量探头相对安装台轴向运动为等步长运动，则相邻轴向测量位置为等间距的，测量结果重复性好。
8、本发明测量评估方法，首先对力矩器气隙第一轴向测量位置的周向气隙进行测量，当第一轴向测量位置的周向气隙数据存在不合格时，测量结束，直接判定力矩器气隙为不合格，测量效率高；只有在第一轴向测量位置的周向气隙磁性能合格后，才进行第二轴向测量位置的周向气隙测量，直至到达轴向测量最深位置，即完成力矩器轴向和周向气隙测量，使得合格的力矩器气隙周向和轴向深度上均达到高的均匀性，进而提高了测量结果的可重性。
附图说明
图1是现有加速度计力矩器结构示意图；
图2是现有加速度计力矩器磁性能测量装置结构示意图；
图3是本发明石英挠性加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置与待测力矩器配合示意图；
图4是本发明石英挠性加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置实施例一中测量探头的立体示意图；
图5是本发明石英挠性加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置实施例一中测量探头的结构示意图一；
图6是本发明石英挠性加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置实施例一中测量探头的结构示意图二；
图7是图3的Ⅰ处局部放大图；
图8是本发明石英挠性加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置实施例三中测量探头的立体示意图；
图9是本发明石英挠性加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置实施例三中测量探头的结构示意图一；
图10是本发明石英挠性加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置实施例三中测量探头的结构示意图二；
其中，附图标记如下：
01-导杆头，02-导杆，03-导向筒，04-导线，05-线圈，06-磁通计，07-力矩器，08-轭铁，09-磁钢，010-磁极片，011-通孔；
1-测量探头，11-导向筒，111-第一凹槽，12-柱状探头本体，121-第二凹槽，13-中心孔，14-径向通孔，2-霍尔传感器，3-导线，4-特斯拉计，5-安装架，51-下固定台面，52-上固定台面，53-竖连接板，6-数据处理单元，7-安装台，8-第一驱动单元。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。
实施例一
如图3所示，一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，包括安装架5、第一驱动单元8、安装台7、测量探头1、特斯拉计4、数据处理单元6、多个霍尔传感器2和多根配套导线3，霍尔传感器2的数量和导线3的数量相等，本实施例中，霍尔传感器2和导线3均为4个；安装台7上用于放置待测力矩器07。通过特斯拉计4读取多个霍尔传感器2的数据，即可获得力矩器07气隙周向多点的气隙磁密值；并通过第一驱动单元8调整测量探头1相对力矩器07气隙轴向高度，即可获得力矩器07不同轴向深度的气隙磁密值，通过数据处理单元6对气隙磁密值进行记录与判读，确定力矩器07气隙磁密合格与否，本实施例测量评估装置可实现加速度计力矩器07轴向与周向气隙磁性能测量。
安装架5包括平行设置的下固定台面51和上固定台面52、用于连接下固定台面51和上固定台面52的竖连接板53；第一驱动单元8设置在下固定台面51上，安装台7设置在第一驱动单元8的输出端，测量探头1设置在安装架5的上固定台面52上，且位于安装台7的正上方；第一驱动单元8用于驱动安装台7升降运动，进而带动安装台7上的力矩器07相对测量探头1沿轴向上下运动。
如图4至图7所示，测量探头1包括柱状探头本体12和导向筒11；柱状探头本体12的上端设置在上固定台面52上；导向筒11同轴设置在柱状探头本体12的下端，导向筒11的外径与待测力矩器07轭铁08端面的通孔011直径相适配，使得导向筒11伸入力矩器07的轭铁08和磁极片010之间的气隙时，导向筒11的外圆面与轭铁08上端通孔011内壁相接触或者小间隙配合，形成径向定位，保证导向筒11与力矩器07的同轴度；同时，导向筒11的内径大于待测力矩器07的磁极片010外径，使得导向筒11的内圆面与力矩器07的磁极片010外圆面之间存在间隙，保证气隙磁性测量要求。
导向筒11的轴向长度设计为保证霍尔传感器可达到力矩器气隙磁密最大测量深度的长度，导向筒11的筒壁上沿轴向开设有4个圆周均布的第一凹槽111；4个霍尔传感器2分别嵌入4个第一凹槽111内，4个霍尔传感器2的几何中心位于导向筒11的同一圆周上，霍尔传感器2的安装位置尽可能靠近导向筒的最前端(边缘位置)，且保证霍尔传感器2不外露，在保证霍尔传感器2满足装配要求的情况下，可达到最大测量深度。
柱状探头本体12上设有过线通道，过线通道包括设置在柱状探头本体12上的中心孔13、沿轴向设置在柱状探头本体12侧壁且周向布置的4个第二凹槽121、与中心孔13和4个第二凹槽121贯通的4个径向通孔14；4个第二凹槽121分别与4个第一凹槽111相贯通；4个径向通孔14分别位于4个第二凹槽121远离第一凹槽111的一端。过线通道的径向通孔14和中心孔13，将导线3布置于柱状探头本体12内部，有利于保护导线3，避免其与外部接触受到磨损；过线通道的第二凹槽121，加工方便，易实现与径向通孔14和第一凹槽111的贯通，也便于导线3放置安装；同时，第二凹槽起标识作用，用于与力矩器上端面的孔位(或者与孔位相对应的刻线)对准，霍尔传感器2采集力矩器上端面孔位(或者与孔位相匹配的刻线)的气隙磁性能数据只能用作比较大小，不能作用计算极差(磁性能均匀性评判依据)。在其它实施例中，过线通道可为沿轴向设置在柱状探头本体12内且周向均布的4个轴向通孔，且4个轴向通孔与4个第一凹槽111相贯通。
4个导线3的一端分别与4个霍尔传感器2连接，另一端分别穿过4个第二凹槽121和径向通孔14后，均从柱状探头本体12的中心孔13上端穿出与特斯拉计4连接。
本实施例测量评估装置还包括采集处理软件(含电机控制程序)，用于发送指令给第一驱动单元8和霍尔传感器2，控制第一驱动单元8和霍尔传感器2的开启和关闭。
本实施例第一驱动单元8可为步进电机，通过使用控制程序控制电机转动，步进电机带动安装台7上的力矩器07相对于测量探头1沿轴向为分步长运动，可使得力矩器07相对测量探头1的轴向运动按步长行进，使得测量探头1上霍尔传感器2读取力矩器07气隙轴向深度为等间距的磁性能数据，提高测量的可重复性。同时，测量探头相对于力矩器轴向每进动一步，测量探头中的多个霍尔传感器自动采集记录力矩器气隙中对应位置的磁性能数据，实现了力矩器气隙轴向及周向位置磁性能数据的自动读取、记录，每一个力矩器采集完成后，数据处理单元6根据记录数据及内置筛选判据，自动对力矩器气隙的磁性能数据进行判读，给出合格与否的结论，实现了力矩器气隙磁性能数据的自动化处理。
本实施例测量评估装置测试时，将测量探头1端面的导向筒11伸入力矩器07的轭铁08和磁极片010气隙内，通过导向筒11上的霍尔传感器2采集磁性能数据，传输至特斯拉计4主机显示，即可获得力矩器07气隙磁性能参数。在测量探头1中安装高精度霍尔传感器2，直流精度达±0.05％，测量精度高；数据处理单元6将特斯拉计4采集的气隙磁性能数据进行分析，并根据内置评判标准，对力矩器07气隙的磁性能进行判读。
基于上述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，本实施例提供了一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量方法，包括以下步骤：
1)将待测力矩器07安装在安装台7上，使力矩器07的轴线与测量探头1的轴线重合，且其中一个霍尔传感器2位于待测力矩器07孔位的正上方，定义力矩器07孔位为第一周向位置，该霍尔传感器2为起始测量霍尔传感器，打开采集处理软件及特斯拉计4主机；
2)步进电机驱动安装台7沿力矩器07气隙轴向向上进动，使测量探头1导向筒11上的霍尔传感器2伸至力矩器07气隙的第一轴向测量位置；
其中，第一轴向测量位置为力矩器07气隙测量深度的最小值处；
3)点击软件采集命令，4个霍尔传感器2采集第一轴向测量位置的4个周向气隙磁性能数据，并将4个气隙磁性能数据传输至特斯拉计4，数据处理单元6对特斯拉计4获取的4个气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性能设定大小及极差范围进行比较，由于力矩器孔位(或者与孔位相对应的刻线)处的气隙磁性能作为力矩器的气隙磁性能测量数据，存在误差，因此力矩器同一周向位置的气隙均匀性(极差)判断，应该剔除力矩器孔位(或者与孔位相匹配的刻线)处的气隙磁性能，因此，本实施例气隙磁性能数据大小判定是采集的4个气隙磁性能数据均与设定大小进行比较；极差是计算除去起始测量霍尔传感器采集第一周向位置数据后剩余3个气隙磁性能数据，若任一气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性能设定大小范围或者3个气隙磁性能数据的极差超出设定差值范围，则结束，判定力矩器气隙磁性能不合格；若4个气隙磁性能数据均在力矩器气隙磁性能设定范围内以及3个气隙磁性能数据的极差在设定差值范围内，则第一轴向测量位置的周向气隙磁性能合格，执行步骤4)；
4)步进电机驱动安装台7沿力矩器07气隙轴向继续向上进动，使测量探头1导向筒11上的霍尔传感器2伸至力矩器07气隙的第二轴向测量位置；
5)点击软件采集命令，4个霍尔传感器2采集第二轴向测量位置的4个周向气隙磁性能数据，并将4个气隙磁性能数据传输至特斯拉计4，数据处理单元6对特斯拉计4获取的4个气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性能设定大小和差值范围进行比较，若任一气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性能设定范围或者3个气隙磁性能数据(除去起始测量霍尔传感器采集的数据)的极差超出设定差值范围，则结束，判定力矩器气隙磁性能不合格；若4个气隙磁性能数据均在力矩器气隙磁性能设定范围内以及3个气隙磁性能数据的极差在设定差值范围内，则第二轴向测量位置的气隙磁性能合格，执行步骤6)；
6)重复执行步骤4)和步骤5)，测量探头1上的霍尔传感器2移动至力矩器气隙的第二轴向测量位置、第三轴向测量位置、……，数据处理单元并对相应轴向测量位置的气隙磁能性数据与力矩器气隙磁性能设定范围进行比较、判定，直至测量探头1上的霍尔传感器2移动至力矩器气隙的轴向最深测量位置，完成力矩器所有轴向位置的周向气隙磁性能的测试；
7)数据处理单元6对所有轴向测量位置的同一周向位置气隙磁性能数据极差与力矩器气隙磁性设定极差范围进行比较，若同一周向位置的所有气隙磁性能数据极差超出设定差值范围，则力矩器轴向气隙磁性能不合格，若所有同一周向位置的所有气隙磁性能数据极差均满足要求，则力矩器轴向气隙磁性能合格。
本实施例测量评估方法实现对力矩器07气隙磁性能数据的自动采集、传输、记录、处理，简化了人工记录及判读流程；对加速度计力矩器07气隙磁性进行周向和轴向准确测量，并根据测量数据结果进行判定筛选(周向和轴向位置分别进行判定)，以及可根据预判定结果(磁性能数据值)对力矩器07按气隙磁性能均匀程度进行分类。也可通过更换多种配合尺寸的测量探头1，完成对多种型号加速度计力矩器07气隙磁性能的测试及筛选，通用性强。
实施例二
与实施例一不同之处在于：安装台7设置在下固定台面51上，第一驱动单元8设置在上固定台面52上，第一驱动单元的输出端与测量探头1连接，第一驱动单元8用于驱动测量探头1上下运动，进而实现测量探头1沿安装台7上力矩器07轴向移动。
实施例三
如图3所示，一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，包括安装架5、第一驱动单元8、第二驱动单元、安装台7、测量探头1、特斯拉计4、数据处理单元6、霍尔传感器2和导线3，安装台7上用于放置待测力矩器07。通过第二驱动单元驱动测量探头1转动，测量探头1转动过程中，特斯拉计4可读取霍尔传感器2多点位置采集的数据，即可获得力矩器07气隙周向多点的气隙磁密值；并通过第一驱动单元8调整测量探头1相对力矩器07气隙轴向高度，即可获得力矩器07轴向深度的气隙磁密值，通过数据处理单元6对气隙磁密值进行记录与判读，确定力矩器07气隙磁密合格与否，本实施例测量评估装置可实现加速度计力矩器07轴向与周向气隙磁性能测量。
安装架5包括平行设置的下固定台面51和上固定台面52、用于连接下固定台面51和上固定台面52的竖连接板53；第一驱动单元8设置在下固定台面51上，安装台7设置在第一驱动单元8的输出端，第一驱动单元8用于驱动安装台7升降运动，进而带动安装台7上的力矩器07上下运动；第二驱动单元设置在上固定台面52上，测量探头1设置在第二驱动单元的输出端，且测量探头1位于安装台7的正上方，第二驱动单元用于驱动测量探头1转动。
如图8至图10所示，测量探头1包括柱状探头本体12和导向筒11；柱状探头本体12的上端设置在上固定台面52上；导向筒11同轴设置在柱状探头本体12的下端，导向筒11的外径与待测力矩器07轭铁08端面的通孔011直径相适配，使得导向筒11伸入力矩器07的轭铁08和磁极片010之间的气隙时，导向筒11的外圆面与轭铁08上端通孔011内壁相接触或者小间隙配合，形成径向定位，保证导向筒11与力矩器07的同轴度；同时，导向筒11的内径大于待测力矩器07的磁极片010外径，使得导向筒11的内圆面与力矩器07的磁极片010外圆面之间存在间隙，保证气隙磁性测量要求。
导向筒11的轴向长度设计为可保证霍尔传感器可达到力矩器气隙磁密最大测量深度的长度，导向筒11的筒壁上沿轴向开设有第一凹槽111；霍尔传感器2嵌入第一凹槽111内，霍尔传感器2的安装位置尽可能靠近导向筒的最前端(边缘位置)，且保证霍尔传感器2不外露，在保证霍尔传感器2满足装配要求的情况下，可达到最大测量深度。
柱状探头本体12上设有过线通道，过线通道包括设置在柱状探头本体12上的中心孔13、沿轴向设置在柱状探头本体12侧壁上的第二凹槽121、与中心孔13和第二凹槽121贯通的径向通孔14，第二凹槽121与第一凹槽111相贯通，径向通孔14位于第二凹槽121远离第一凹槽111的一端。过线通道的径向通孔14和中心孔13，将导线3布置于柱状探头本体12内部，有利于保护导线3，避免其与外部接触受到磨损；过线通道的第二凹槽121，加工方便，易实现与径向通孔14和第一凹槽111的贯通，也便于导线3放置安装；同时，第二凹槽起标识作用，用于与力矩器上端面的孔位(或者与孔位相匹配的刻线)对准，霍尔传感器2采集力矩器上端面孔位(或者与孔位相匹配的刻线)的气隙磁性能数据只能用作比较大小，不能作用计算极差(磁性能均匀性评判依据)。在其它实施例中，过线通道可为沿轴向设置在柱状探头本体12内的通孔，且通孔与第一凹槽111相贯通。
导线3的一端与霍尔传感器2连接，另一端依次穿过第二凹槽121、径向通孔14、中心孔13，并从柱状探头本体12上端穿出后与特斯拉计4连接。
本实施例测量评估装置还包括采集处理软件(含电机控制程序)，用于发送指令给第一驱动单元8和霍尔传感器2，控制第一驱动单元8和霍尔传感器2的开启和关闭。
本实施例第一驱动单元8为步进电机，通过使用控制程序控制电机转动，步进电机带动安装台7上的力矩器07相对于测量探头1沿轴向分步长运动，使得力矩器07相对测量探头1的轴向运动按步长行进，测量探头1上霍尔传感器2读取力矩器07气隙轴向深度为等间距的磁性能数据，提高测量的可重复性。同时，测量探头相对于力矩器轴向每进动一步，第二驱动单元驱动测量探头转动，实现霍尔传感器在力矩器气隙内周向转动，测量探头上的霍尔传感器自动采集记录力矩器气隙中多点周向位置的磁性能数据，因此本实施例霍尔传感器实现了力矩器气隙轴向及周向位置磁性能数据的自动读取、记录，每一个力矩器采集完成后，数据处理单元6根据记录数据及内置筛选判据，自动对力矩器气隙的磁性能数据进行记录判读，给出合格与否的结论，实现了力矩器气隙磁性能数据的自动化处理。
本实施例测量评估装置测试时，使测量探头1端面的导向筒11伸入力矩器07的轭铁08和磁极片010气隙内，通过导向筒11上的霍尔传感器2采集磁性能数据，传输至特斯拉计4主机显示，即可获得力矩器07气隙磁性能参数。在测量探头1中安装高精度霍尔传感器2，直流精度达±0.05％，测量精度高；数据处理单元6将特斯拉计4采集的气隙磁性能数据进行分析，并根据内置评判标准，对力矩器07气隙的磁性能进行判读。
基于上述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，本实施例提供了一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量方法，包括以下步骤：
1)将待测力矩器07安装在安装台7上，使力矩器07的轴线与测量探头1的轴线重合，且霍尔传感器2位于待测力矩器07孔位的正上方，打开采集处理软件及特斯拉计4主机；
2)第一驱动单元8驱动安装台7沿力矩器07气隙轴向向上运动，使测量探头1导向筒11上的霍尔传感器2伸入至力矩器07气隙的第一轴向测量位置，第一驱动单元8停止，其中，第一轴向测量位置为力矩器07气隙测量深度的最小值处；
3)点击软件采集命令，霍尔传感器2采集第一轴向测量位置的第一周向位置的气隙磁性能数据，并将该气隙磁性能数据传输至特斯拉计4，数据处理单元6对特斯拉计4获取的气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性大小设定范围进行比较，若气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性设定范围，则结束，判定力矩器气隙磁性能不合格；若否，则执行步骤4)；
4)第二驱动单元驱动测量探头1转动90°，使测量探头1上的霍尔传感器2移动至第二周向位置，霍尔传感器2采集第二周向位置的气隙磁性能数据，并将该气隙磁性能数据传输至特斯拉计4，数据处理单元6对特斯拉计4获取的气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性设定范围进行比较，若气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性能大小设定范围，则结束，判定力矩器气隙磁性能不合格；若否，则执行步骤5)；
5)重复执行步骤4)两次，第二驱动单元驱动测量探头1转动90°两次，使测量探头1上的霍尔传感器2移动至第三周向位置和第四周向位置，采集相应位置的气隙磁性能数据，并将该气隙磁性能数据传输至特斯拉计4，数据处理单元6对特斯拉计4获取的气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性设定范围进行比较，若气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性能大小设定范围，则结束，判定力矩器气隙磁性能不合格；在第一周向位置、第二周向位置、第三周向位置、第四周向位置磁性能数据满足要求后，对第二周向位置、第三周向位置、第四周向位置磁性能数据的极差与设定极差范围进行比较，若3个(第二周向位置、第三周向位置、第四周向位置)气隙磁性能数据的极差超出设定差值范围，则结束，判定力矩器气隙磁性能不合格；若3个气隙磁性能数据的极差在设定差值范围内，则第一轴向测量位置的周向气隙磁性能合格，完成第一轴向测量位置的周向气隙磁性测量和判定，第二驱动单元驱动测量探头1回至第一周向位置，第二驱动单元停止；
6)重复执行步骤2)至步骤5)，测量探头1上的霍尔传感器2移动至力矩器气隙的第二轴向测量位置、第三轴向测量位置、……，直至测量探头1上的霍尔传感器2移动至力矩器气隙的轴向最深测量位置，霍尔传感器2进行相应气隙磁性能数据的采集，数据处理单元并对相应轴向测量位置的4个气隙磁性能数据进行比较、判定，完成力矩器所有轴向位置的周向气隙磁性能的测试。
7)数据处理单元6对所有轴向测量位置的4个第一周向位置气隙磁性能数据极差与力矩器气隙磁性设定极差范围进行比较，若4个第一周向位置气隙磁性能数据的极差超出设定差值范围内，则力矩器第一周向位置的轴向气隙磁性能不合格，若4个第一周向位置气隙磁性能数据的极差在设定差值范围内，则力矩器第一周向位置的轴向气隙磁性能合格，第二周向位置、第三周向位置、第四周向位置采用与第一周向位置气隙磁性能数据相同的判定方式，在第一周向位置、第二周向位置、第三周向位置、第四周向位置的轴向气隙磁性能均合格时，判定力矩器的轴向气隙磁性能合格。在其它实施例中，步骤7)可去除第一轴向测量的所有数据，将剩余轴向测量位置的多个同一周向位置气隙磁性能数据进行比较。
本实施例测量方法实现对力矩器07气隙磁性能数据的自动采集、传输、处理，简化了人工记录及判读流程；对加速度计力矩器07气隙磁性能进行周向和轴向准确测量，并根据测量数据结果进行判定筛选，以及可根据预判定结果(磁性能数据值)对力矩器07按气隙磁性能均匀程度进行分类。也可通过更换多种配合尺寸的测量探头1，完成对多种型号加速度计力矩器07气隙磁性能的测试及筛选，通用性强。
实施例四
与实施例三不同之处在于：第一驱动单元8设置在上固定台面52上，测量探头1设置在第一驱动单元8的输出端，第一驱动单元8用于驱动测量探头1上下移动；第二驱动单元设置在下固定台面51上，安装台5设置在第二驱动单元的输出端，第二驱动单元用于驱动安装台5转动。
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (10)

1.一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，其特征在于：包括安装架(5)、安装台(7)、第一驱动单元(8)、测量探头(1)、特斯拉计(4)、数据处理单元(6)、N个霍尔传感器(2)和N个导线(3)，N≥3；
所述安装台(7)和测量探头(1)均设置在安装架(5)上，且测量探头(1)位于安装台(7)的正上方；
所述测量探头(1)包括柱状探头本体(12)和导向筒(11)；所述柱状探头本体(12)的上端设置在安装架(5)上，柱状探头本体(12)上设有过线通道；所述导向筒(11)同轴设置在柱状探头本体(12)的下端，导向筒(11)的外径与待测力矩器(07)轭铁端面的通孔(011)直径相适配，导向筒(11)的内径大于待测力矩器(07)的磁极片(010)外径；
所述导向筒(11)的筒壁上沿轴向开设有N个圆周均布的第一凹槽(111)；
所述N个霍尔传感器(2)分别嵌入N个第一凹槽(111)内，且N个霍尔传感器(2)几何中心位于导向筒(11)的同一圆周上；
N个导线(3)的一端分别与N个霍尔传感器(2)连接，另一端穿过过线通道后均与特斯拉计(4)连接；
所述数据处理单元(6)用于将特斯拉计(4)获取的气隙磁性能数据进行分析，并根据内置评判标准，对力矩器(07)气隙的磁性能进行判读；
所述第一驱动单元(8)设置在安装架(5)上，用于驱动测量探头(1)或安装台(7)发生相对轴向运动。
2.根据权利要求1所述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，其特征在于：所述过线通道包括设置在柱状探头本体(12)上的中心孔(13)、沿轴向设置在柱状探头本体(12)侧壁且周向布置的N个第二凹槽(121)、与中心孔(13)和N个第二凹槽(121)贯通的N个径向通孔(14)；
N个第二凹槽(121)分别与N个第一凹槽(111)相贯通；
N个径向通孔(14)分别位于N个第二凹槽(121)远离第一凹槽(111)的一端；
所述N为4。
3.根据权利要求1或2所述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，其特征在于：所述第一驱动单元(8)为设置在安装架(5)底部的步进电机，步进电机的输出端与安装台(7)相连。
4.采用权利要求1所述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置对加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待测力矩器(07)安装在安装台(7)上，使力矩器(07)的轴线与测量探头(1)的轴线重合,且测量探头(1)任一霍尔传感器(2)位于待测力矩器(07)孔位的正上方；
2)第一驱动单元(8)驱动安装台(7)向上运动或者驱动测量探头(1)向下运动，直至测量探头(1)上的霍尔传感器(2)伸至力矩器气隙的第一轴向测量位置；
3)N个霍尔传感器(2)采集第一轴向测量位置的N个气隙磁性能数据，并将N个气隙磁性能数据传输至特斯拉计(4)；数据处理单元(6)对特斯拉计(4)获取的第一轴向测量位置N个气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性设定大小范围进行比较，以及数据处理单元(6)对气隙磁性能数据极差与设定极差范围进行比较，若任一气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性设定大小范围或者气隙磁性能数据极差超出设定极差范围，则力矩器周向气隙磁性能不合格；若N个气隙磁性能数据均在力矩器气隙磁性设定大小范围内以及气隙磁性能数据极差在设定极差范围内，则第一轴向测量位置的周向气隙磁性能合格，执行步骤4)；
4)重复执行步骤2)和步骤3)，测量探头(1)上的霍尔传感器(2)移动至力矩器气隙的第二轴向测量位置、第三轴向测量位置、……，直至测量探头(1)上的霍尔传感器(2)移动至力矩器气隙的轴向最深测量位置，完成对力矩器所有轴向位置的周向气隙磁性能测量。
5.根据权利要求4所述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估方法，其特征在于：还包括步骤5)：数据处理单元(6)对所有轴向测量位置的同一周向位置气隙磁性能数据极差与力矩器气隙磁性设定极差范围进行比较，若气隙磁性能数据极差超出设定极差范围，则力矩器轴向气隙磁性能不合格，若气隙磁性能数据极差在设定极差范围内，则力矩器轴向气隙磁性能合格。
6.一种加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，其特征在于：包括安装架(5)、安装台(7)、第一驱动单元(8)、第二驱动单元、测量探头(1)、特斯拉计(4)、数据处理单元(6)、霍尔传感器(2)和导线(3)；
所述安装台(7)和测量探头(1)均设置在安装架(5)上，且测量探头(1)位于安装台(7)的正上方；
所述测量探头(1)包括柱状探头本体(12)和导向筒(11)；所述柱状探头本体(12)的上端设置在安装架(5)上，柱状探头本体(12)上设有过线通道；所述导向筒(11)同轴设置在柱状探头本体(12)的下端，导向筒(11)的外径与待测力矩器(07)轭铁端面的通孔(011)直径相适配，导向筒(11)的内径大于待测力矩器(07)的磁极片(010)外径；
所述导向筒(11)的筒壁上沿轴向开设有第一凹槽(111)；
所述霍尔传感器(2)嵌入第一凹槽(111)内；
所述导线(3)的一端与霍尔传感器(2)连接，另一端穿过过线通道后与特斯拉计(4)连接；
所述数据处理单元(6)用于将特斯拉计(4)获取的气隙磁性能数据进行分析，并根据内置评判标准，对力矩器(07)气隙的磁性能进行判读；
所述第一驱动单元(8)设置在安装架(5)上，用于驱动测量探头(1)或安装台(7)发生相对轴向运动；
所述第二驱动单元设置在安装架(5)上，用于驱动安装台(7)或者测量探头(1)转动。
7.根据权利要求6所述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，其特征在于：所述过线通道包括设置在柱状探头本体(12)上的中心孔(13)、沿轴向设置在柱状探头本体(12)侧壁的第二凹槽(121)、与中心孔(13)和第二凹槽(121)贯通的径向通孔(14)；
所述第二凹槽(121)与第一凹槽(111)相贯通；
所述径向通孔(14)位于第二凹槽(121)远离第一凹槽(111)的一端。
8.根据权利要求6或7所述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置，其特征在于：所述第一驱动单元(8)为设置在安装架(5)底部的步进电机，步进电机的输出端与安装台(7)相连；
所述第二驱动单元为设置在安装架(5)顶部的旋转电机，旋转电机的输出端与柱状探头本体(12)的上端相连。
9.采用权利要求6所述加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估装置对加速度计的力矩器气隙磁性能测量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待测力矩器(07)安装在安装台(7)上，使力矩器(07)的轴线与测量探头(1)的轴线重合,且测量探头(1)的霍尔传感器(2)位于待测力矩器(07)孔位的正上方；
2)第一驱动单元(8)驱动安装台(7)向上运动或者驱动测量探头(1)向下运动，直至测量探头(1)上的霍尔传感器(2)伸至力矩器气隙的第一轴向测量位置，第一驱动单元(8)停止；
3)霍尔传感器(2)采集第一轴向测量位置的第一周向位置气隙磁性能数据，并将该气隙磁性能数据传输至特斯拉计(4)，数据处理单元(6)对特斯拉计(4)获取的气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性设定范围进行比较，若气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性设定范围，则力矩器气隙磁性能不合格；若否，则执行步骤4)；
4)重复执行步骤3)，使测量探头(1)上的霍尔传感器(2)在第一轴向测量位置转动一圈，霍尔传感器(2)对多个周向位置的气隙磁性能数据进行采集，并将气隙磁性能数据传输至特斯拉计(4)，数据处理单元(6)对特斯拉计(4)获取的多个气隙磁性能数据与力矩器气隙磁性设定范围大小及设定极差范围进行比较，若有任一周向位置的气隙磁性能数据超出力矩器气隙磁性设定范围或者气隙磁性能数据极差超出设定极差范围，则力矩器气隙磁性能不合格，若所有周向位置的气隙磁性能数据均在力矩器气隙磁性能设定大小范围内以及气隙磁性能数据极差在设定极差范围内，则执行步骤5)；
5)重复执行步骤2)至4)，进行力矩器气隙的第二轴向测量位置、第三轴向测量位置、……，直至测量探头(1)上的霍尔传感器(2)移动至力矩器气隙的轴向最深测量位置的测量。
10.根据权利要求9所述加速度计的力矩器气隙磁性能测量方法，其特征在于：还包括步骤6)：数据处理单元(6)对所有轴向测量位置的同一周向位置气隙磁性能数据极差与力矩器气隙磁性设定极差范围进行比较，若气隙磁性能数据极差超出设定极差范围，则力矩器轴向气隙磁性能不合格，若气隙磁性能数据极差在设定极差范围内，则力矩器轴向气隙磁性能合格。
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