一種轉臺角速率檢測裝置及方法與流程

技術特征：

1.一種轉臺角速率檢測裝置，包括光電編碼器、標準脈沖處理電路和便攜式檢定儀，其特征在于：光電編碼器在轉臺被測軸(1)轉動時產生1Vpp差分信號，標準脈沖信號處理電路將1Vpp差分信號轉換成標準單端TTL電平信號，便攜式檢定儀對標準單端TTL電平信號進行計數。

2.根據權利要求1所述的轉臺角速率檢測裝置，其特征在于：所述光電編碼器采用圓光柵式光電編碼器。

3.根據權利要求2所述的轉臺角速率檢測裝置，其特征在于：所述圓光柵式光電編碼器包括圓光柵(2)和讀數頭(4)：圓光柵(2)安裝在轉臺被測軸(1)上，徑向回轉誤差小于等于5μm；讀數頭(4)與圓光柵(2)外緣距離2mm。

4.根據權利要求1所述的轉臺角速率檢測裝置，其特征在于：所述標準脈沖信號處理電路包括濾波電路和高速轉換芯片：濾波電路對1Vpp差分信號進行濾波處理，高速轉換芯片在保證信號帶寬的前提下將1Vpp差分信號轉換為TTL差分電平，再將其轉換為單端信號，得到標準單端TTL電平信號。

5.根據權利要求4所述的轉臺角速率檢測裝置，其特征在于：所述高速轉換芯片采用74LS123型芯片。

6.根據權利要求1所述的轉臺角速率檢測裝置，其特征在于：所述便攜式檢定儀包括高穩定時鐘源和信號采集處理電路，對標準單端TTL電平信號的下降沿進行計數、對標準單端TTL電平信號間隔時間進行計算，通過計算轉臺轉過固定角度的時間得到角速率精度及穩定度。

7.根據權利要求6所述的轉臺角速率檢測裝置，其特征在于：所述高穩定時鐘源采用NI標準板卡。

8.一種轉臺角速率檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1計算平均時間和角速率

轉臺工作在速率狀態，使其按給定速率穩定運行，待轉臺運行穩定后開始測量；便攜式檢定儀共采樣n個數據；依據式(1)計算平均時間，依據式(2)計算角速率：

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{T}_i---\left(1\right)$

ω＝△θ/T (2)

式中，

為給定速率下轉臺被測軸轉過定角間隔所用時間的平均值；

n為給定速率點連續測量次數；

T_i為給定速率下轉臺被測軸第i次轉過定角間隔所用時間，i＝1、2、…、n；

ω為角速率理論值；

△θ為定角間隔；

T為轉臺轉過定角間隔所用時間；

步驟2計算角速率絕對誤差和角速率平穩性絕對誤差

在轉臺速率小于0.1°/s時，依據式(3)計算角速率絕對誤差、依據式(4)計算角速率平穩性絕對誤差

$E_{\mathrm{\ω}}=\mathrm{\ω}-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}\mathrm{...}\left(3\right)$

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}^{\′}=max\left\{\left|{\mathrm{\Δ\ω}}_{max}^{+}\right|,\left|{\mathrm{\Δ\ω}}_{max}^{-}\right|\right\}\mathrm{...}\left(4\right)$

其中，$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}=\frac{\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}}{\stackrel{\‾}{T}}\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_{\max }^{+}={\mathrm{\ω}}_{\max }^{+}-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}\\ {\mathrm{\Δ\ω}}_{\max }^{-}={\mathrm{\ω}}_{\max }^{-}-\stackrel{\‾}{\mathrm{\ω}}\end{array}\right.$

式中：

E_ω為角速率絕對誤差；

為角速率平均值；

σ′_ω為角速率平穩性絕對誤差；

為各速率點測量值相對于速率平均值的最大正偏差值；

為與速率平均值具有最大正偏差的速率點測量值；

為各速率點測量值相對于速率平均值的最大負偏差值；

為與速率平均值具有最大負偏差的速率點測量值；

步驟3計算角速率相對誤差和角速率平穩性相對誤差

當轉臺速率大于等于0.1°/s時，依據式(5)計算角速率相對誤差、依據式(6)計算角速率平穩性相對誤差：

$V_{\mathrm{\ω}}=\left|\stackrel{\‾}{T}-T_g\right|/T_g\mathrm{...}\left(5\right)$

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\ω}}=\frac{1}{\stackrel{\‾}{T}}\sqrt{\frac{1}{N-1}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{(T_i-\stackrel{\‾}{T})}^2}\mathrm{...}\left(6\right)$

式中：

V_ω為角速率相對誤差；

T_g為給定速率下轉臺被測軸轉過定角間隔所用時間的理論值；

σ_ω為角速率平穩性相對誤差；

N為按給定速率選定的測量次數。

9.根據權利要求8所述的一種轉臺角速率檢測方法，其特征在于：步驟1中，△θ取值為360°、或10°或1°。

10.根據權利要求8所述的一種轉臺角速率檢測方法，其特征在于：步驟3中，360°平均區段中，N＝10；10°平均區段中，N＝10；1°平均區段中， 當角速率理論值ω≥0.005°/s時，N＝10，當角速率理論值ω<0.005°/s時，N＝3。