绝对重力仪落体光心与质心空间距离测量

为了准确测量重力仪落体光心与质心距离,减少落体光心与质心不重合引起的旋转对重力加速度测量的影响,设计了落体光心与质心空间距离测量装置。提出了1种光心与质心间距的计算方法,并仿真验证了计算方法的可行性。使用设计的测量装置对落体进行测试,结果表明:激光干涉仪在信号频率为0.3~0.5 Hz时的测量精度为0.1 nm,提出的计算方法可以使测量系统的A类不确定度优于10μm,最大调校测量误差为1μm。

三轴转动惯量的振复摆与扭摆法协同测量比例法

空间飞行体在进行三轴转动惯量测量时需要分别沿3个正交方位做圆周摆动,为减少方位调整次数,提出基于振复摆与扭摆法的协同测量比例法。描述了该方法的测量机构,推导了比例法全因计算公式和近似计算公式;对该方法进行了误差分析,并与扭摆法进行了对比;采用模拟件作为测量对象,对提出的测量方法进行了实验研究。实验结果表明:J_(z)/J_(y)小于1.02时,协同比例法的全因计算和近似计算精度基本相同且与扭摆法基本相当;J_(z)/J_(y)大于1.02时,只能采用协同比例法全因计算公式,同时该方法解决了带翼飞行体三轴转动惯量测量的难题;协同比例法与前期提出的协同差值法组成了完整的测量体系,可以满足一定类型的回转体和带翼异形体三轴转动惯量测量需求。

转动惯量测量研究的进展及展望

对转动惯量测量的研究情况作了综述,对三线摆法、扭摆法、落体法等转动惯量测量方法的测量原理及其优缺点进行了总结,介绍了针对以上缺点的一种新的测量方法,预测该方法将代表转动惯量测量的发展方向。

基于HHT的转动惯量测量技术研究

为提高扭摆法测量大型回转体转动惯量的测量精度,克服线性转动惯量测量模型及周期法转动惯量计算的弊端,开展了基于希尔伯特-黄变换(HHT)的转动惯量测量技术研究。建立了考虑摩擦阻力矩的非线性转动惯量测量模型,在此基础上,通过经验模态分解提取了角位移主分量,利用希尔伯特变换识别了扭摆系统的瞬时阻尼系数和瞬时无阻尼固有频率,最后利用最小二乘法拟合得到非线性模型参数,精确求解了转动惯量。研制了一套大型回转体转动惯量测量系统,对不同组合的标准件进行转动惯量测量试验,验证了基于HHT的转动惯量计算方法的可行性。大量试验测量结果表明,本系统转动惯量测量相对误差小于0.2%,测量精度显著优于传统的周期法测量结果。

基于扭摆法的转动惯量自动测试设备结构设计

介绍了转动惯量测试设备的研究设计;设计了凸轮激发装置和阻尼装置,实现了测试设备的自动化;介绍了该系统的工作原理和结构特点。实际测试结果表明,设备实现了对异形体的高精度测试。

基于阻尼比实时算法的转动惯量测量研究

为了提高扭摆动法转动惯量测量精度和测量稳定性,从理论上证明了采用光电计时法测量扭摆动周期时,测量位置偏差会引起周期测量误差,而利用多次周期平均的计算方法不会减小测量误差。提出了一种利用相邻扭摆周期面积比实时计算阻尼比的方法,并证明了该方法的可行性。实验结果表明:利用该文提出的方法测得转动惯量的标准差比光电计时法减小一个数量级。

扭摆法测刚体转动惯量中空气压差阻尼的屏蔽

对扭摆法测量刚体转动惯量的实验装置进行改进,在扭摆上加装一个圆柱形外罩,屏蔽了空气压差阻尼,保持空气黏性阻尼在测量过程恒定,提高了测量精度.

扭摆法测刚体转动惯量中空气阻尼的数值模拟

在测定刚体转动惯量实验中,将空气的阻尼分为粘性阻尼和压差阻尼,在假设粘性阻尼与速度成正比的情况下得到了非线性动力学方程.数值模拟结果显示,强度不同的两种阻尼对刚体转动周期的影响有别.在综合研究的基础上,给出了实验中能够减小空气阻尼引起误差的操作事项,对实验过程具有指导意义.

扭摆法测转动惯量实验系统的智能化改进

介绍了一种用PC机完成测量周期、计算转动惯量数值的新方法。从硬件和软件方面详细说明了如何用一台微机实现对整个实验系统中所有时间量的测量和对实验数据的处理。对改进后实验系统所测得的结果与传统方法的测量结果进行了比较,可以看出此方法接口电路简单,时间测量准确,计算速度快,实验结果误差小,而且易于推广。

扭摆法测物体转动惯量的不确定度分析

扭摆法是测量物体转动惯量的有效方法,其不确定度分析是关键。本文推导了扭摆法测物体转动惯量准确的不确定度传递公式,得到各直接测量量及其不确定度对转动惯量不确定度的影响,并进行了算例分析。结果表明,扭摆法比三线摆测得物体的转动惯量的误差以及不确定度要小很多,这对实验方法的选择和仪器的研制具有重要的实际意义。

扭摆法测量刚体转动惯量的误差定量分析

以圆柱形刚体为研究对象,推导了刚体轴线与仪器转轴不重合情况下的转动惯量误差表达式,进一步给出了均匀细棒和均匀薄圆盘的误差表达式,且定量地给出了误差,并对其结果进行了分析,为改进测量方法及实际应用提供了理论依据.

航天器转动惯量和惯性积的集成一体化测试方法

通过测量扭摆台的扭摆周期测试卫星的惯量张量,测试在不同安装角度下的惯性矩计算转动惯量和惯性积,用矩阵变换原理计算惯性在主轴的大小、方向和纵横惯量比。分析发现影响转动惯量测量精度的主要因素是摆动周期测量误差,以及试验方法和测量工装产生的误差。采用空载摆动周期尽量长(大于1s)、多次测量(6次以上)的平均值并用最小二乘法对数据进行处理,以提高转动惯量和惯性积的测量精度。给出了某卫星质量特性的测试过程,用扭摆法测得其转动惯量、惯性积和纵横惯量比,测试结果均满足指标要求。该法还适于大型弹箭和空间飞行器的转动惯量和惯性积测试。

抗空气阻尼扭摆法测刚体转动惯量的实现

提出了一种测量技巧,不仅解决了现有扭摆法测定刚体转动惯量中把阻尼比当常量处理的不严谨,而且还能测出空气的阻尼系数,为研究空气阻尼拓展了实验方法.

大学物理课程中刚体转动惯量测量的误差分析

扭摆法是大学物理实验中测量刚体转动惯量的一种有效方法。本文首先测量了刚体的转动惯量并进行了误差分析,然后对影响实验的误差因素进行了研究。得到如下结论:将光电门摆放在扭摆平衡位置才会令误差最小;初摆角只要在75°到150°之间弹簧的K值就基本为一个定值;测量周期不能低于10次。

扭摆测量微冲量的计算方法

建立了扭摆测量微冲量的简便计算方法,在给定力参数条件下,分析了扭摆的运动过程,得到了误差的计算公式。通过分析力的作用时间和波形对误差的影响,给出了现有扭摆系统下该计算方法的适用范围。计算结果表明,当扭摆振动周期大于力的作用时间的12.8倍时,该计算方法的误差小于1%。其方法的建立为扭摆测量微冲量提供一种简便实用的方法。

用扭摆测试导弹惯性积的方法

描述了一种通过测量导弹在六个不同位置的转动惯量来计算导弹惯性积 ,进而计算导弹纵轴与主惯性轴夹角的方法。对长度较长、竖直放置在测试台上很困难的导弹 ,提出了将导弹纵轴倾斜一角度 ,间接计算纵向转动惯量的计算方法 ,使得在同一台设备上能测量导弹全部惯性张量。转动惯量通过扭摆法测量 ,在测量过程中 ,由于导弹转动速度很慢 ,可以忽略空气阻力的影响 ,有较高的测量精度。

扭摆加速度计负反馈电容驱动控制系统设计

该文建立了扭摆加速度计的数学模型,研究了运用复合形优化方法对负反馈电容驱动控制系统中PID调节器参数进行整定,分析了整定后的扭摆加速度计的相关性能。仿真结果表明,应用复合形法整定扭摆加速计中的PID参数是可行的,并取得了很好的整定效果。

扭摆系统中扭杆的等效转动惯量——圆柱杆扭转振动的研究

研究扭摆系统中扭杆的质量或转动惯量对扭摆运动的影响,引入一个概念:扭摆系统中扭杆的等效转动惯量.纠正了一些文献在相关问题上的误解.

用最小二乘法验证转动惯量的平行轴定理

提出用最小二乘法验证转动惯量平行轴定理的新方法,并通过实验证明了该方法的可行性。

摩擦阻力矩对卧式扭摆法测量弹箭极转动惯量精度的影响

针对摩擦阻力矩对卧式扭摆法测量弹箭极转动惯量精度的影响,对测量方法进行了修正。给出了摩擦阻力矩的计算方法,对摩擦阻力矩进行了近似常数化处理,推导出考虑摩擦阻力矩影响的扭摆系统运动微分方程,在此基础上分析了摩擦阻力矩对摆动周期、摆动次数、系统静平衡位置的影响。通过对运动微分方程进行数值求解,定性分析了光电传感器位于两静平衡位置之间不同位置时周期测量的变化趋势,进而优化了光电传感器的安装位置。算例结果表明,摩擦阻力矩对弹箭极转动惯量测量精度的影响不可忽略,采用该文修正方法可将卧式扭摆法对弹箭极转动惯量的测量误差降低一个数量级。