[发明专利]一种基于振动性能分析评估惯性器件精度的方法

摘要

本发明公开了一种基于振动性能分析评估惯性器件精度的方法，首先利用惯性器件工作时内部存在的振动源，通过对其振动性能的分析和频谱的检测，获得振动能量传递的全频谱信息，结合内部各组成的结构模态，可以观测惯性器件内部各组成的耦合关系，准确计算惯性器件组成性能。本发明表征直观，操作简单，检测精度高，有效实现惯性器件的精度寿命预估。本发明适用于任何含有振动激励的系统精度评估。

主权项

一种基于振动性能分析评估惯性器件精度的方法，其特征在于步骤如下：(1)对惯性器件内部振动源的振动激励引起的物理特性进行振动性能分析；所述的物理特性指振动加速度和振动角加速度具体分析方式如下：线振动加速度其中：m为引起振动激励的部件的不平衡质量；M为系统受迫振动质量；C为系统受迫线振动结构的阻尼系数；K为弹性刚度；x、分别为振动位移、速度、加速度，F为振动激励，e为不平衡偏距，ω为不平衡质量的旋转频率，为初始相位角；线振动加速度包含不同振动频率fi的振动加速度合量，即表示为：x··=Σi=0n[Afi]]]>其中：为振动频率为fi时的线振动加速度幅值，i表示固有频率的个数，取正整数；振动角加速度其中：m为引起振动激励的部件的不平衡质量；J为系统受迫振动质量的转动惯量；δ为系统受迫角振动结构的阻尼系数；K为弹性刚度；α、分别为振动角度、角速度、角加速度，M扭矩为不平衡扭矩激励，ω为不平衡质量的旋转频率，r为扭矩的工作半径；扭矩引起的振动角速度包含不同振动频率fi的振动角速度的合量，即表示为：其中为振动频率为fi时的振动角速度幅值；(2)根据步骤(1)得到的线振动加速度振动角加速度和振动角速度建立受此振动激励影响的惯性器件的关键部件陀螺仪和加速度计的误差模型；(3)对惯性器件的关键结构陀螺仪和加速度计，进行有限元仿真、静态模态和工作模态试验，得到结构模态[fi]，并选取与线振动加速度相关的结构模态[fi]，其中fi分别为模态频率；(4)利用振动测试仪对惯性器件进行不同方位和不同环境的振动能量全频谱测试，得到步骤(3)选取的结构模态[fi]的谱特性[H]，即不同频率的线振动加速度以及对惯性器件进行不同方位和不同环境的测试得到多组惯性器件的[D]、[G]、[a]、[A]；其中[D]表示陀螺仪的误差、[G]表示陀螺仪组成的惯性系统的输出、[a]表示加速度计的误差、[A]表示加速度计组成的惯性系统的输出；(5)将步骤(4)中获取的[H]、[D]、[G]、[a]、[A]代入步骤(2)的模型中，得到振动谱特性[H]和误差模型中各误差项[D]、[G]、[a]、[A]、[D0]、进而获取与[D]、[G]、[A]、[D0]、的关系；其中和为陀螺仪与线振动加速度耦合相关有关的零位误差，为陀螺仪与线振动加速度有关的误差项，主要指与结构承受的加速度一次方有关的一次项、为加速度计的零偏、为振动耦合带来的陀螺仪标度系数、为受振动激励引起的加速度计标度系数；(6)获取不同时刻的步骤(5)所述的振动谱特性[H]，绘制振动激励谱特性与误差项[D]、[G]、[A]、[D0]、的趋势曲线；(7)对不同时刻惯性器件结构组成的振动谱特性和误差[D]、[G]、[A]、[D0]、进行判读，判断不同时刻[D]、[G]、[A]、[D0]、是否同时满足设定的有效值，若满足，则惯性器件结构组装精度和工作精度满足要求；若不满足，确定形成振动耦合和相互耦合影响的结构，进而修复到达指定的工作精度。