[发明专利]一体式三冗余角位移测量装置

说明书

技术领域

本发明属于角位移测量技术领域。

背景技术

在摆动伺服机构中，需要测量摆动件的摆动角度，本发明应用于摆动件的测量，例如，发动机的喷管相对于发动机进行摆动的动力机构中喷管摆角的测量，随着发动机喷管摆动伺服机构的改进，伺服机构结构紧凑，集成度高，使用环境条件恶劣，决定了配套传感器设计结构更加小巧，更耐高温、高压、强振动冲击、性能指标更高，动态响应更好等特性。同时为了满足总体对伺服系统实现发动机下沉角实时补偿的需求，需要将角位移测量装置测得的喷管摆角信号引入伺服闭环控制系统，故伺服系统对配套使用的特种伺服位移传感器提出新的更高要求：精度更高、可靠性更高、稳定性更好、寿命更长。经验证，现有的传感器技术已不能完全适应研制需要。

现有技术中，国内(包括本单位)所用角位移测量装置为分体式，可靠性最高为二余度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为了满足新型伺服系统喷管摆角的测量及反馈控制需要，设计了新型一体式三冗余角位移测量装置。

实现本发明所述目的的技术方案是：一体式三冗余角位移测量装置，用于测量摆动伺服机构中摆动件的摆动角度，其中，包括：位移传感器组件、上螺栓组件、下螺栓组件、调节螺栓、上支耳和下支耳；一体式三冗余角位移测量装置通过上支耳连接到摆动伺服机构中的固定件，通过下支耳安装到摆动伺服机构中的摆动件；

上螺栓组件和下螺栓组件通过关节轴承分别和上支耳、下支耳连接，下螺栓组件以螺纹方式和滑动套连接，拉杆通过锁紧螺母固定在滑动套的端盖中；

上螺栓组件通过调节螺栓与位移传感器组件连接，调节螺栓两端为左右螺纹，中间为固定扳手用的缺口，上螺栓组件和位移传感器组件与调节螺栓通过左右螺纹的配合进行连接；

位移传感器组件，包含：3个电阻组件、刷握组件、座，3个电阻组件均布在座的3个面上，每个电阻组件上喷制一电阻膜和与其对应的导电条，与其对应的电刷均布在刷握组件的三个面上，带有电刷的刷握组件通过锁定螺钉固定在拉杆的一侧。

如上所述的一种一体式三冗余角位移测量装置，其中，所述滑动套和位移传感器组件之间，设置2处减磨圈。

本发明优点在于：为了满足新型号伺服系统喷管摆角的测量及反馈控制需要，采用了三冗余设计，在保证结构尺寸的基础上对角位移传感器进行了一体式设计方案。该一体式三冗余角位移测量装置形式为三冗余直线式导电塑料电位计，在电气设计上采用独立供电和信号输出，在结构设计上采用两处减磨圈提高了传感器的整体刚性和可靠性，并设计零位调节装置，通过关节轴承与上、下支耳实现与发动机的连接。一体式三冗余角位移测量装具有结构简单、安装方便、使用寿命长(100万次以上)、可靠性高、稳定性好、线性度高等优点。

此角位移测量装置采用了高精密导电塑料位移传感器。在伺服机构中不再仅限用于喷管摆动角度的测量，同时也将参与整个伺服系统的控制。

一体式三冗余角位移测量装置是某型号I级、II级喷管摆角的测量及系统控制反馈单元，内部位移传感器选用三冗余直线式导电塑料电位计，其电阻片是通过印刷法将事先配制的电阻和端头银浆料，按电阻元件图形通过丝网漏在基片上印刷而成，与其对应的导电条是在印制板加工过程中通过腐蚀表面铜箔而成，用于输出信号的引出。在电阻膜两端分别施加正负直流电源，同时在零位位置设置中心抽头(即电源地)，电刷在电阻膜上滑动，实现测量喷管摆角的功能。输出信号、正负电源和接地通过印制线引到电阻片的一端，中心抽头与电阻膜间由导电银带连接，较以往通过铆钉和导线的引出方式更安全、可靠。

本产品先进性在于采用了三个余度、一体式的设计技术，同时首次采用高精度导电塑料电位计设计方法，提高了整体可靠性。

本发明主要用于伺服系统喷管俯仰角和下沉角的测量，并参与系统反馈控制，其特点：结构简单、安装方便、使用寿命长(100万次以上)、可靠性高等，有效的提高新型号伺服系统的工作寿命和可靠性，具有重大的军事意义和推广价值。

本发明与现有技术相比：

1)结构紧凑，零位不重合电压小

一体式三冗余角位移测量装置将三个电阻组件均匀分布在座的三个面上，在电气上分别引出使用。通过调节三个电阻组件在壳体上的安装位置，保证其零位不重合度不大于20mV；

2)项目提出的简化测试对象模型，正交配置2个角位移测量装置，安装于摆性喷管“摆角变化”影响测试误差最小的位置，测量喷管推力矢量摆角的方法，解决了发动机地面伺服系统性能和频率特性测试中推力矢量角位移(俯仰摆角、偏航摆角)测量难题。