[发明专利]一种回转体质心测试方法

权利要求书

1.一种回转体质心测试方法，其特征在于：其具体步骤如下：

(1)待测回转体的质量、轴向质心采用静态法进行测量；质心在水平面内的投影位置通过测定支撑产品的二个测力传感器的输出，获得模型质量分布情况，进而解算出被测产品的质心轴向位置；

(2)根据力平衡与力矩平衡原理，能得出产品的质量与X方向质心计算公式为：

P＝P₁+P₂₁+P₂₂ (1)

$X=\frac{P_1}{P}{L}_g---\left(2\right)$

$X_{CG}=X+L_1-L_0=\frac{P_1}{P}{L}_g+L_1-L_0---\left(3\right)$

利用公式P＝P₁+P₂₁+P₂₂就能测量出待测物的质量；

其中：L₀为产品测试基准到测试仪基准的距离；L₁为测试仪基准到传感器P₂的距离；L_g为传感器P₁与传感器P₂₁、P₂₂的间距；X为产品质心到称重传感器P₂₁、P₂₂的距离；X_CG为产品质心到产品测试基准的距离；P₁为传感器P₁的读数；P₂₁为传感器P₂₁的读数；P₂₂为传感器P₂₂的读数；P为产品的质量；

(3)质心测量误差估计：根据质心测量原理，利用公式就能测量出待测物的质心；从上面的计算公式能知质心的测试误差由称重传感器的测量误差、L₀的测试误差和L₁的测试误差组成，先对称重传感器引入的误差进行估计；

本测试过程传感器P₁与传感器P₂₁、P₂₂的间距取L_g；

由于P＝P₁+P₂₁+P₂₂，那么：

$X=\frac{P_1}{P}{L}_g---\left(4\right)$

根据误差传递公式

$\frac{\mathrm{\δ}X}{X}=\frac{{\mathrm{\δP}}_1}{P_1}+\frac{\mathrm{\δ}P}{P}+\frac{{\mathrm{\δL}}_g}{L_g}---\left(5\right)$

当被测质心落在传感器P₁与传感器P₂₁、P₂₂正中间时，那么，上面的误差计算公式能简化，用解析式的形式表达：

$\mathrm{\δ}X=(\frac{{\mathrm{\δP}}_1}{P_1}+\frac{\mathrm{\δ}P}{P}+\frac{{\mathrm{\δL}}_g}{L_g})\frac{L_g}{2}---\left(6\right)$

从上面的误差分析能看出，被测物体的质量越轻其质心测试精度越低；当待测物的质心不落在传感器P₁与传感器P₂₁、P₂₂正中间，一般情况下质心投影的变化范围在0.2L_g以内，引入系数Nx，Nx表示质心的X投影偏离中间点与L_g的比值，Nx的变化范围为-0.1～+0.1；那么：

$P_1=(\frac{1}{2}+Nx)P---\left(7\right)$

$\mathrm{\δ}X=(\frac{{\mathrm{\δP}}_1}{(\frac{1}{2}+Nx)P}+\frac{\mathrm{\δ}P}{P}+\frac{{\mathrm{\δL}}_g}{L_g})(\frac{1}{2}+Nx)L_g---\left(8\right)$

Nx的变化范围为-0.1～+0.1，从上面的计算公式能看出，当Nx取0.1时，δX为最大值；

由于质心的最后测量误差还存在L₀这部分的测量误差，那么轴向质心测试的综合误差为：

${\mathrm{\δX}}_{CG}=\sqrt{{\mathrm{\δX}}^2+{{\mathrm{\δL}}_1}^2+{{\mathrm{\δL}}_0}^2}---\left(9\right)$

此方法能用于回转体质量、轴向质心测量及误差估计；

(4)质量的测量：质量的测量能形象的将测试仪想象成一个电子秤，为了计算方便会将测量仪前部的P₁₁、P₁₂传感器并联输入信号采集系统，这样能认为并联后P₁是一个传感器，只输出一个数据；根据力的平衡原理，要得到标准体的质量，用传感器P₁与传感器P₂受力之和减去测量架及测量架上安装的部件的质量，即：

P＝P₁+P₂-P₀₁-P₀₂ (10)

其中：P为标准体质量；P₁为装载标准体时传感器P₁的受力大小；P₂为装载标准体时传感器P₂的受力大小；P₀₁为空载时传感器P₁的受力大小；P₀₂为空载时传感器P₂的受力大小。