CN113483653B - 一种抗冲击舵轴角位移测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击舵轴角位移测量装置，通过电阻体平面印制成型替代环形喷膜成型的电阻体；电阻体嵌入下盖内部设计且下盖底座法兰盘零位精准可调一体化设计；装置外壳分为上下两级，纯金属化设计，防止电阻环开裂。本发明的舵轴角位移测量装置，具有抗冲击、产品生产成本低、生产周期短、产品线性精度高的特点，其效果已在型号飞行试验中进行考核验证。

Description

一种抗冲击舵轴角位移测量装置
技术领域
本发明属于角位移测量领域，具体涉及一种抗冲击舵轴角位移测量装置。
背景技术
航天飞行器控制舱舵轴角位移测量采用环形角位移测量装置，舵轴控制舱空间有限，角位移测量装置安装位置特殊，角位移测量装置电气零位和舵轴机械零位对准复杂，振动冲击量级大。普通的角位移传感器在恶劣的振动环境下，电阻环会出现开裂现象，不能实现控制舱的舵轴角位移测量。
目前国内外的角位移传感器主要电位计式、光电式、电磁式，旋转变压器式，光电式抗震动性能差；电磁式对强磁场的干扰敏感；旋转变压器式输出信号受干扰严重；广泛应用的传统电位计式传感器的电阻体是非金属材料制成，受强冲击易出现电阻环开裂现象，这些形式的角位移传感器无法在大于8000g的冲击量级下工作。
因此，需要设计一种抗冲击的舵轴角位移传感器，以适应航天飞行器控制舱舵轴的角位移测量。
发明内容
本发明公开了一种抗冲击舵轴角位移测量装置，通过电刷在电阻体上的移动拾取相应的电压信号输出，将电阻体平面印制化，将其嵌入式安装在下盖内，角位移测量装置结构由上中下三级设计变成上下量级设计全部金属化设计，能够适应8000g冲击量级的工作环境。
一种抗冲击舵轴角位移测量装置，包括：
将舵轴角位移量转化为电压输出的刷轴组件，与航天飞行器的舵轴相连；
与刷轴组件底部接合的下盖；与下盖底座边沿接合的上盖；
与刷轴组件接触的电阻体；支撑电阻体的骨架；通过丝网印制在骨架平面上的电阻膜；印制在骨架平面上且和电阻膜在同一个平面上的导电条。
优选地，所述刷轴组件包括：由舵轴带动转动的轴；紧固在轴上的电刷组件。
优选地，所述轴上插入销，限制轴的转向角度。
优选地，所述转向角度范围为±70°。
优选地，所述电刷组件包括：与轴连接的连接套；紧固在连接套上的刷握；固定在刷握内侧的导电片；焊接在导电片上的刷丝。
优选地，所述电阻体还包括：与电气地相连的中心抽头；与引出线焊接的铆钉，铆钉头处用引出线焊接，背面一端与骨架紧固；引出输出线的出线孔，输出线通过引线槽到出线孔处引出至上位机。
优选地，所属输出线包括：供电输入正负输出线；中心抽头输出线；导电条输出线。
优选地，所述下盖中包括法兰盘底座，法兰盘上设置腰型孔，用于电气零位校准。
优选地，所述电气零位校准能够通过手动旋转下盖实现。
优选地，所述下盖上表面设置凹槽，用于嵌入电阻体。
优选地，所述装置能够在8000g冲击下工作。
一种抗冲击舵轴角位移测量装置的工作方法，包括以下步骤：
将抗冲击舵轴角位移测量装置安装在待测舵轴上；
(1)进行机械零位对准和电气零位对准；
(2)舵轴转动，带动刷轴组件在电阻体上滑动，产生电压；
(3)输出电压信号通过导电条输出至上位机。
优选地，步骤(1)中机械零位校准的实现方法为：轴端部的一字凹槽与舵轴的一字突起部位接合。
优选地，步骤(2)中电气零位校准的实现方法为：将舵轴角位移测量装置电缆插座与单元测试仪相连，用手转动下盖，当角位移测量装置的零位在±30mV之间时，把下盖按标定位置固定在整机安装面上，用螺钉拧紧；安装完毕后检查零位示数，若不在±30mV以内时，则需要旋转下盖调整，重新安装角位移测量装置。
本发明公开的抗冲击舵轴角位移测量装置，通过电阻体平面印制成型替代环形喷膜成型的电阻体，电阻体嵌入下盖内部设计且下盖底座法兰盘零位精准可调一体化设计，角位移测量装置外壳上下两级纯金属化设计，具有抗冲击、线性精度高、生产成本低和生产周期短的特点，具体拥有以下有益效果：
(1)装置外壳结构分为上下两级，仅由上盖和下盖组成，全部金属化设计，提高了角位移测量装置的耐冲击性能，能够达到耐8000g量级以上的冲击性能。
(2)电阻体潜入下盖内部结构，移除现有的角位移测量装置安装在上盖和下盖之间的中间层，防止6000g上的冲击量级情况下骨架开裂现象；
(3)电阻体平面印制，为电阻膜丝网印制提供了基体，平面印制电阻膜成型，提高了电阻体的原始线性度，有利于电阻体的二次修刻，从而提高了角位移测量装置的线性精度；
(4)零位校准过程便捷，可通过下盖底座微旋转，实现电气零位和舵轴机械零位精准可调设计，在有限的空间内操作简单且方便。
附图说明
图1为申请实施例一的一种抗冲击舵轴角位移测量装置结构示意图；
图2为申请实施例一的电阻组件结构示意图；
图3为申请实施例一的刷轴组件结构示意图；
图4为申请实施例一的电刷组件结构示意图；
图5为申请实施例一的下盖结构示意图。
附图标识：
1-上盖，2-下盖，3-电阻体，4-刷轴组件，5-轴承，6-连接套，7-限位销，8-电刷组件，9-电阻膜，10-导电条，11-骨架，12-中心抽头，13-铆钉，14-安装孔，15-出线孔，16-轴，17-销，18-螺钉，19-连接套，20-刷握，21-导电片，22-刷丝，23-螺钉，24-螺钉
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明要求保护的范围。
实施例一
本申请实施例公开的一种抗冲击舵轴角位移测量装置，如图1所示，包括：
将舵轴角位移量转化为电压输出的刷轴组件4，与航天飞行器的舵轴相连；
用于防冲击的金属外壳，包括：与刷轴组件4底部接合的下盖2；与下盖2底座边沿接合的上盖1；
插入下盖2中的限位销7，限制装置在有效的机械行程范围内转动测量；
与刷轴组件4接触的电阻体3，如图2所示，包括：用于支撑的骨架11；通过丝网印制在骨架11平面上的电阻膜9，提高了电阻的原始线性度；印制在骨架11平面上且和电阻膜9在同一个平面上的导电条10。
所述刷轴组件4包括：由舵轴带动转动的轴16；用于将轴16固定在下盖2上的螺钉18；紧固在轴16上的电刷组件8。
所述轴16上插入销17，限制轴16的转向角度范围在±70°之间。
所述电刷组件8包括：与轴16连接的连接套19；紧固在连接套19上的刷握20，通过三个M2×6螺钉24将其紧固在连接套19上；固定在刷握20内侧的导电片21，通过3个M1.6×3螺钉23紧固在刷握20上；焊接在导电片21上的刷丝22。
所述电阻体3还包括：与电气地相连的中心抽头12；与引出线焊接的铆钉13，铆钉13头处用引出线焊接，背面一端与骨架11紧固，防止铆钉12旋转松动；引出输出线的出线孔15，输出线通过引线槽到出线孔15处引出至上位机。
所属输出线包括：供电输入正负输出线；中心抽头12输出线；导电条10输出线。
所述下盖2中包括法兰盘底座，法兰盘上设置腰型孔25，如图5所示，用于电气和舵轴机械零位校准。
所述下盖2能够通过手动旋转实现零位对准。
所述下盖2上表面设置凹槽，用于安装电阻体3，骨架11上安装孔14处用3个M2×4螺钉紧固在下盖2上，实现了电阻体嵌入式设计安装，有效提高抗冲击性能。
所述角位移测量装置能够在8000g冲击下工作。
实施例二
本申请实施例公开的一种抗冲击舵轴角位移测量装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将抗冲击舵轴角位移测量装置安装在待测舵轴上；
(2)进行机械零位对准和电气零位对准；
(3)舵轴转动，带动刷轴组件4在电阻体3上滑动，产生电压；
(4)输出电压信号通过导电条10输出至上位机。
步骤(1)的具体实现方法为：将刷轴组件4插入待测舵轴，将下盖2的法兰盘固定在舵机的法兰盘上。
步骤(2)中机械零位校准的实现方法为：轴16端部的一字凹槽与舵轴的一字突起部位接合。
步骤(2)中电气零位校准的实现方法为：将舵轴角位移测量装置电缆插座与单元测试仪相连，用手转动下盖2，当角位移测量装置的零位在±30mV之间时，把下盖2按标定位置固定在整机安装面上，用螺钉拧紧；安装完毕后检查零位示数，若不在±30mV以内时，则需要旋转下盖2调整，重新安装角位移测量装置。

Claims (9)

1.一种抗冲击舵轴角位移测量装置，其特征在于，包括：
将舵轴角位移量转化为电压输出的刷轴组件(4)，与航天飞行器的舵轴相连；
用于防冲击的金属外壳，包括：与刷轴组件(4)底部接合的下盖(2)；与下盖(2)底座边沿接合的上盖(1)；与刷轴组件(4)接触的电阻体组件(3)，包括：用于支撑的骨架(11)；通过丝网印制在骨架(11)平面上的电阻膜(9)；印制在骨架(11)平面上且和电阻膜(9)在同一个平面上的导电条(10)；所述刷轴组件(4)包括：由舵轴带动转动的轴(16)；紧固在轴(16)上的电刷组件(8)；所述电刷组件(8)包括：与轴(16)连接的连接套(19)；紧固在连接套(19)上的刷握(20)；固定在刷握(20)内侧的导电片(21)；焊接在导电片(21)上的刷丝(22)；所述电阻体组件(3)还包括：与电气地相连的位于中心抽头(12)；与引出线焊接的铆钉(13)，铆钉头处用引出线焊接，背面一端与骨架(11)紧固；引出输出线的出线孔(15)，输出线通过引线槽到出线孔(15)处引出至上位机；所述下盖(2)包括通过手动旋转下盖(2)电气零位校准的法兰盘底座，法兰盘上设置腰型孔(25)；所述下盖(2)上表面设置用于嵌入电阻体组件(3)的凹槽。
2.根据权利要求1所述的抗冲击舵轴角位移测量装置，其特征在于，
所述轴(16)上插入销(17)，限制轴(16)的转向角度。
3.根据权利要求2所述的抗冲击舵轴角位移测量装置，其特征在于，
所述转向角度范围为±70°。
4.根据权利要求1所述的抗冲击舵轴角位移测量装置，其特征在于，
所述输出线包括：供电输入正负输出线；中心抽头(12)输出线；
导电条(10)输出线。
5.根据权利要求1-4任一所述的抗冲击舵轴角位移测量装置，其特征在于，所述装置能够在8000g冲击下工作。
6.一种根据权利要求1所述的抗冲击舵轴角位移测量装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将抗冲击舵轴角位移测量装置安装在待测舵轴上；
(2)进行机械零位对准和电气零位对准；
(3)舵轴转动，带动刷轴组件(4)在电阻体组件(3)上滑动，产生电压；
(4)输出电压信号通过导电条(10)输出至上位机。
7.根据权利要求6所述的抗冲击舵轴角位移测量装置的工作方法，步骤(1)的具体实现方法为：将刷轴组件(4)插入待测舵轴，将下盖2的法兰盘固定在舵机的法兰盘上。
8.根据权利要求6所述的抗冲击舵轴角位移测量装置的工作方法，步骤(2)中机械零位校准的实现方法为：轴(16)端部的一字凹槽与舵轴的一字突起部位接合。
9.根据权利要求6所述的抗冲击舵轴角位移测量装置的工作方法，步骤(2)中电气零位校准的实现方法为：将舵轴角位移测量装置电缆插座与单元测试仪相连，用手转动下盖(2)，当角位移测量装置的零位在±30mV之间时，把下盖(2)按标定位置固定在整机安装面上，用螺钉拧紧；安装完毕后检查零位示数，若不在±30mV以内时，则需要旋转下盖(2)调整，重新安装角位移测量装置。
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