[发明专利]正弦扭矩校准中的动态扭矩计算方法、装置和计算系统

权利要求书

1.一种正弦扭矩校准中的动态扭矩计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

获得标准转动惯量块底部的角加速度及气浮轴系底部的角加速度

计算标准转动惯量块产生的扭矩分量M1；

计算传感器与标准转动惯量块之间的气浮轴系和连接机构产生的扭矩分量M2；

计算扭矩传感器的等效转动惯量产生的扭矩分量M0；

计算作用在扭矩传感器上的动态扭矩量值M(t)：

M(t)＝M₀+M₁+M₂。

2.根据权利要求1所述的正弦扭矩校准中的动态扭矩计算方法，其特征在于，获得标准转动惯量块的角加速度分布包括：

通过激光干涉仪测量获得标准转动惯量块底部的角加速度为标准转动惯量块的角加速度分布为：

式中：

Z—转动惯量块轴向高度坐标，底部为0点，单位m；

t—时间，单位s；

ω₀-角振动频率，单位rad/s；

ρ-密度，单位kg/m³；

G-剪切弹性模量，单位GPa；

L-标准转动惯量块高度，单位m。

3.根据权利要求1所述的正弦扭矩校准中的动态扭矩计算方法，其特征在于，计算标准转动惯量块产生的扭矩分量M1，包括：

获取标准转动惯量块底部的角加速度根据下式标准转动惯量块产生的扭矩分量M1：

式中：

-标准转动惯量块底部的角加速度；

r-标准转动惯量块的直径，单位m；

S-标准转动惯量块的横截面面积，单位m²；

J-标准转动惯量块的转动惯量，单位kgm²。

4.根据权利要求1所述的正弦扭矩校准中的动态扭矩计算方法，其特征在于，计算传感器与标准转动惯量块之间的气浮轴系和连接机构产生的扭矩分量M₂，包括：

采用有限元分析方法计算出气浮轴系和连接件结构内部任意一点的角加速度进行数值积分计算出扭矩M₂为：

5.根据权利要求1所述的正弦扭矩校准中的动态扭矩计算方法，其特征在于，计算扭矩传感器的等效转动惯量产生的扭矩分量M0，包括：

式中，J₀-扭矩传感器等效转动惯量。

6.根据权利要求1所述的正弦扭矩校准中的动态扭矩计算方法，其特征在于，在计算作用在扭矩传感器上的动态扭矩量值M(t)之后，还包括：

通过比较动态扭矩量值M(t)及高速数据采集卡采集到的扭矩传感器输出的电信号，获得扭矩传感器的动态特性。

7.根据权利要求1所述的正弦扭矩校准中的动态扭矩计算方法，其特征在于，在获得标准转动惯量块底部的角加速度及气浮轴系底部的角加速度之前，还包括：

动态扭矩校准装置采用分体式力矩电机驱动转动惯量负载产生扭矩，按照所需要激励的动态扭矩波形产生旋转运动；扭矩传感器感受所产生的扭矩量，输出电信号；

采用激光干涉仪(1)与光栅(1)合作、激光干涉仪(2)与光栅(2)合作，激光干涉仪的入射光和衍射光符合光栅方程：

其中，k是衍射序列(k＝±1)，g是光栅常数，λ是激光的波长，α是入射角，β是衍射角；

调整入射角使其和一级衍射光角度相同，使得激光干涉仪的入射和反射光重合；激光干涉仪接收反射光，得到光电信号；

激光干涉仪(1)和激光干涉仪(2)输出的电信号由高速数据采集卡同步采集，经处理获得转动的角位移、角速度进而得到角加速度。