低速转台校准规范

1低速转台校准规范本规范适用于角速率不大于2000°/s的低速转台(以下简称转台)的校准。2引用文献JJF1059—1999则量不确定度评定与表示JJF1114-200/光学、数显分度台校准规范JJF1115-2004死电轴角编码器校准规范GJB1728-19g3/速率转台通用规范GJB1801/1993惯性技术测试设备主要性能试验方法使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本3.1角速率angularvelocity单位时间内的角位置变化量。即T----转过定角间隔所用的时间转台给定幅值与测量解算得到的角运动量幅值的相对误差3.3相位误差phasoerror.转台激励信号相位角与测量解算得到的角运动量相位角的差值。3.4轴线垂直度orthogonality转台是用于对惯性器件进行姿态角位置、角速率和动态特性校准的一种专用测量装置，它可分为位置转台、速率转台、速率位置转台、仿真台等。转台按台体的结构可分为台面式转台和框架式转台；按旋转轴数可分为：单轴、双轴和多轴转台。转台的计量特性见表1。2序号计量特性名称指标备注1轴回转误差<20”2角速率角速率范围角速率误差定角间隔360°2×10定角间隔10°2×10~3定角间隔1°2×102定角间隔0.2°角速率平稳性定角间隔360°2×10i定角间隔10°2×10~3定角间隔1°2×102定角间隔0.2°3角位置定位角位置定位范围0°~360°角位置定位误差≤≤30”角位置定位重复性≤20”角位置定位分辨力s≤30”4角运动特性频率范围0.5Hz～100H幅值误差相位误差两轴垂直度<30”6台面端跳7台面平面度注：以上指标不是作为合格性判别，仅提供参考。6校准条件6.1校准环境条件6.1.1温度：(23±5)℃6.1.2相对湿度：≤85%6.1.3周围无强电磁场，无腐蚀性气体或液体，无强振源。6.1.4供电电压(380±38)V,(220±22)V。6.2测量标准及设备6.2.1速率测量系统由测角圆光栅、读数头、安装芯轴、标准时基，细分电路和数据采集卡等组成。角速率测量范围：0.0001°/s～2000°/s。3角速率误差：2.5×10~6定角间隔360°定角间隔10°定角间隔1°定角间隔0.2°6.2.2频率计测量日稳定性优于2×10-7。6.2.3光电自准直仪定位误差≤2”的转台用分度值≤0.1”的自准直仪；定位误差≤10”的转台用分度值≤0.2”的自准直仪；定位误差≤30”的转台用分度值≤1”的自准直仪。6.2.4棱体定位误差≤2”的转台用不少于17面的2等多面棱体；定位误差≤10”的转台用不少于16面的3等多面棱体；定位误差≤30”的转台用不少于12面的3等多面棱体。6.2.5电子水平仪示值误差：I挡不超过±2”6.2.6动态测量系统由测角圆光栅、读数头、安装芯轴、数据采集卡等组成。进行频率范围0.5Hz~100Hz的转台幅值误差和相位误差的测量。幅值测量误差：±2%。7校准项目和校准方法7.1轴回转误差校准转台轴的回转误差可以用电子水平仪校准，也可采用平面镜和光电自准直仪校准。一般垂直轴采用电子水平仪校准，水平轴采用平面镜和光电自准直仪校准。7.1.1电子水平仪校准方法一合电子水平仪分两次互相垂直放置在工作台面的某一位置上(或将两台电子水平仪互相垂直放置),见图1所示。图1用水平仪校准回转误差示意图4旋转被测轴，被测轴按30°间隔转动一周，被测轴角位置θ=i×30°,i=1,2,…,12。记下被测轴在各相应位置水平仪的读数W。,将水平仪调转90°测量，被测轴按30°间隔转动一周，记下水平仪的读数W。利用傅立叶分析法对周期函数W,W,进行展开，去除台面安装与回转轴不垂直造成的零次和一次谐波分量。k为谐波次数；Q--bπmm额电矮Wsindπby₁倾角回转的两个正变分量△Wa,AW,AWy,2ayicosbysmdW=±{W;}max7.1.2平面镜---光电自准直仪校准方法如图2所示，在工作台面上或被测件安装位置处安装一可以调整的平面镜，光电自准直(简称：光管)和被测轴机座放置在同一基础上。调整光管位置使光轴与被测轴线初步对准，按照方法7.1.1记下被测轴在相应角位置上光管在X和Y方向上的读数W,W。数据处理及结果评定同7.1.1。6wn次测量的角速率平均值；n某角速率点连续测量次数；△*角速率的平稳性。7.2.2频率计校准方法用频率计测量转台的同步脉冲输出信号，根据转台提供的同步角度间隔脉冲，测量相邻脉冲的时间间隔，连续测量10次得到T;(i=1,2,…,10)。角速率低于0.001°/s时，测量次数不少于4次(用此方法检测速率时必须检测角度信号的准确程度，并在不确定度计算中加入此分量)。同时记录转台测试系统显示的角速率值。平均时间(15)角速率平均值(16)Tn单次测量的时间；n次测量的时间平均值；某角速率点连续测量次数；0…角速率测量的定角间隔；△B角速率的平稳性。角速率误差：输入给定转台的角速率w(标称值)与标准装置所测角速率的平均值o的相对偏差。7.3角位置定位及重复性校准将棱体安装在转台被测轴的旋转中心，将光管安装于良好的隔震基础上，使光管光轴线垂直于棱体或平面镜。启动转台测控系统，使其工作正常、稳定。安装如图4所示。棱体从被测轴角度测量系统数字显示0位置起，记下光管的初读数b,转台测角系统显示的角度值d₁,依次使轴转动棱体面规定的角度a,记下光管相应的读数b₂,…b₂,同时记录转台测角系统显示的角度值d₂,…,d,。正向测一周后，同样的方法反方向测一周，记为b,d'。7图4角位置校准示意图1…转台台面；2-棱体；3-光管；4…光管支架转台各测点角位置定位误差计算公式e;=(d;-d₁)-(b;-b)-c式中：b;……自准直仪第i测点的读数；c;…棱体第i面与第1面的夹角；d;…转台测角系统第i测点的数显读数i=1,2,…,n;n-棱体面数；e,转台第i测点的误差值。转台角位置定位误差取各校准点误差的最大值和最小值之差的作为校准结果，公式表示为：转台角位置定位重复性计算公式：fi=b₂n-b;f;=b'-b;(21)式中：b;-正方向自准直仪第i测点的读数b;…-反方向自准直仪第i测点的读数f,E方向相邻测点读数值之差f;…反方向相邻测点读数值之差i=1,2,…,n;△…角位置定位重复性。7.4转台动态特性校准将动态测量系统中的光栅安装在被测轴上，并使光栅与被测轴轴线重合，同轴度误差不大于0.02mm,安装调整光栅读数头，将其信号接入数据采集系统的输入通道并转动被测轴，观测其信号是否正常。同时将被校转台的激励信号接入数据采集系统的JJF72图4角位置校准示意图1转台台面；2一棱体：3一光管；4一光管支架转台各测点角位置定位误差计算公式：e;=(d;—di) 式中：b;--自准直仪第i测点的读数；c;棱体第i面与第1面的夹角d;转台测角系统第i测点的数显读数；j=1,2,…,n;n棱体面数；e,转台第i测点的误差值。转台角位置定位误差取各校准点误差的最大值和最小值之差的为校准结果，公式表示为：转台角位置定位重复性计算公式f;=b;n-b;f!=b+i-b;b;正方向自准直仪第i测点的读数…反方向自准直仪第i测点的读数；正方向相邻测点读数值之差；反方向相邻测点读数值之差；i=1,2,…,n;△…角位置定位重复性。7.4转台动态特性校准将动态测量系统中的光栅安装在被测轴上，并使光栅与被测轴轴线重合，同轴度误差不大于0.02mm,安装调整光栅读数头，将其信号接入数据采集系统的输入通道并转动被测轴，观测其信号是否正常。同时将被校转台的激励信号接入数据采集系统的8计算计算机处理系统另一个通道。如图5所示。转台工作于角振动工作状态，使其按给定的频率f与幅值(角位移A、角速度v和角加速度e)进行振动，数据采集系统同步采集光栅读数头及转台的激励信号，计算光栅测量的角位移A'和相位θ₁及激励信号的相位θ₂。在其频率和幅值范围内，选取不少于6个测量点进行测量。每个测量点读取3个有效值，将3个有效值的平均值作为该点的测量值(角位移3转台A'、角速度√和角加速度e')565级盗系统图5:芴态特性模准示意图被校转台的角加速度：e′=(2n)-A(24)7.5两轴垂直度校准参照GJB18%1993《惯性技术测武设备主要性能试验方法》中的方去103。参照JJF1110-2004《光学、数显分度合校准规范》中6.2条校准力法。7.7台面平面度校准参照JJG117%05平板》中6.4条检定方法8校准结果表达校准结果应在校准证书或校准报告上反映。校准证电或被准报告至少应包括以下信息：b)实验室名称和地址；c)证书或报告的编号，每页及总页数的标识；d)校准单位校准专用章；c)送校单位的名称和地址；f)被校转台的名称、制造厂、型号规格、编号；g)进行校准的日期；h)对校准所依据的技术规范