台式扭摆转动惯量测试仪.pdf

本发明涉及一种新型转动惯量测试仪器，特别是一种台式扭摆转动惯量测试仪。
    目前美军测量转动惯量，采用单丝扭摆和测时仪。该方法中，由于采用单丝扭摆，因此具有较高的精度，其测量误差为1%，在用最小二乘法确定仪器常数，并对测量结果进行温度、角度等修正，以及温度补偿措施后，其测量误差可以减小到0.5%以下。但是也存在以下问题：1.测量时必须保证待测物重心在仪器转轴延长线上，因此它只能测待测物绕过重心转轴的转动惯量;2.为保持待测物重心在仪器转轴延长线上，必须仔细调节待测物的位置，因此操作较为不便。国内现有一种由带转轴框架及平面涡旋弹簧等组成的扭摆，它和测时仪相连，测量出周期，然后通过计算求出转动惯量。但其只能测物体绕过重心转轴的转动惯量。

    本发明的目的，是针对上述现有技术存在的问题，提供一种能直接迅速、较为准确而且方便地测量物体绕任意给定转轴转动惯量的测试仪器。

    本发明是这样实现的，它包括平面涡旋弹簧、定位机构、传感器以及测时电路、微机等。其特征在于用一个带转轴的平台与平面涡旋弹簧相连接，并与传感器、定位机构组成台式扭摆。测时电路作为微机的一个外设，与微机联成一体，并由多组稳压电源供电，组成智能转动惯量测试装置。该装置的台式扭摆作为智能转动惯量测试装置的物理参量变换器，用导线相连接。测量时，将待测物体放在平台上，扭转平台，并用定位机构固定，使平台有初始角位移，解脱平台，使之扭振，传感器将振动信号转换为电脉冲信号，送到测时电路，测时电路在微机控制下进行测时，然后由微机进行数据采集、运算，最后得出结果。本发明由于采用台式扭摆，测量时只需考虑过待测物重心的转轴与仪器转轴是否平行，不必考虑是否重合，因此它可以测量物体绕任意给定转轴的转动惯量。为了提高该系统的测量精度，采用了下述措施：（1）在台式扭摆装置上使用定位机构，保证每次测量条件的一致性，减小测时的偶然误差和由于晶振不准产生的系统误差;（2）在测时电路中，采用高精度比较器，提高测时灵敏度;（3）在测时电路中的输入部分，单独采用±15V稳压电源供电，并与微机及其他电路的电源隔离，提高了仪器的稳定性和抗干扰能力;（4）采用微机进行智能化测量，缩短了测量周期，使间接测量直接化。

    本发明与现有技术相比，其主要特点是可以测量不规则物体绕任意给定轴的转动惯量，而且测量精度较高（在不进行修正的情况下，与标准块理论值相比较，其测量误差小于1%），测量速度快，稳定性好，操作简便。

    本发明的具体结构，由以下实施例及其附图给出。

    图1是台式扭摆结构示意图。

    图2是智能转动惯量测试装置的原理框图。

    下面结合附图对本发明作进一步描述：

    图1所示地台式扭摆，主要由带转轴平台1、平面涡旋弹簧2、定位机构3、支撑架4、固定轴承5、底座6及光照式光电传感器组成。光照式光电传感器由光源7、光电三极管8及转轴上的通光小孔组成。平面涡旋弹簧2的内端与平台1上的转轴相连接，外端固定在支撑架4的内侧，固定轴承5将平台1的转轴固定在支撑架4中，支撑架4装在底座6上，传感器在支撑架4中，其光源7与光电三极管8分别装在平台1的转轴两边，定位机构3安装在支撑架4的外侧。

    图2所示的智能转动惯量测试装置，它包括测时电路9、微机10、多组稳压电源11。测时电路9主要由输入电路、高精度比较器、施密特触发器、周期数计数器、控制门及Z80计数器定时器电路等组成。微机10主要由Z80主机、LED显示器、打印机、键盘等组成。多组稳压电源11由+5V、+6V、±15V四路电源组成。测时电路9作为微机10的外设。由多组稳压电源11向测时电路9及微机10供电。

    本发明广泛适用于航天、航空、兵器、机械、电机、钟表、缝纫机以及生物力学等科研、生产领域，具有很大的实用价值。