Inertial ba trụctỷ lệbảng là thiết bị chính cho nghiên cứu, thử nghiệm và hiệu chuẩn các thành phần cốt lõi như hệ thống định vị quán tính (INS), kính quay và đơn vị đo quán tính (IMU).Hiệu suất của họ trực tiếp quyết định độ chính xác và độ tin cậy của các thiết bị quán tính thử nghiệm, vàChúng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cao cấp như hàng không vũ trụ, thiết bị quân sự và sản xuất chính xác.tỷ lệbảng, tỷ lệ góc, gia tốc, và phạm vi góc swing là ba chỉ số cốt lõi,trực tiếp phù hợp với các đặc điểm hoạt động và yêu cầu thử nghiệm của thiết bị đang được thử nghiệm. Khi chọn mộttỷ lệbàn,quan niệm sai lầm rằng "càng cao thông số, càng tốt" nên được tránh. Một sự khớp khoa học nên được thực hiện dựa trên các thông số kỹ thuật của thiết bị đang được thử nghiệm, kịch bản thử nghiệm,và các tiêu chuẩn ngànhBài viết này sẽ bắt đầu với các định nghĩa cốt lõi của ba tham số, logic lựa chọn, các yếu tố ảnh hưởng và các đề xuất thực tế.,cung cấp cho các chuyên gia trong ngành một hướng dẫn lựa chọn chuyên nghiệp và thực tế.
I. Điều kiện lựa chọn: Xác định nhu cầu cốt lõivàtiêu chí lựa chọn neo
Lý thuyết cốt lõi của việc lựa chọn là "cần phải phù hợp với"không đắp chồng tham số. Trước khi thảo luận về ba tham số cốt lõi,hai tiền đề cơ bản phải được làm rõ để tránh sự thiên vị lựa chọn: Thứ nhất, các thông số kỹ thuật cốt lõi của thiết bị đang được thử nghiệm (DUT) phải được xác định rõ ràng, bao gồm tỷ lệ gócphạm vi, phạm vi gia tốc và phạm vi thái độ làm việccủaDUT/IMU.Cái này.là cơ sở cốt lõi cho việc lựa chọn.,phân biệt giữa các kịch bản khác nhau như hiệu chuẩn tĩnh, mô phỏng động và kiểm tra hiệu suất cực đoan.,mô phỏng bán vật lý trong lĩnh vực hàng không vũ trụ đòi hỏi hiệu suất động lực cao hơn,trong khi hiệu chuẩn IMU công nghiệp thông thường tập trung vào độ chính xác và ổn định.,phải tuân thủ các tiêu chuẩn ngành liên quan,chẳng hạn như tiêu chuẩn quân sự GJB 2884-97 "Định dạng chung cho máy quay mô phỏng chuyển động góc ba trục"để đảm bảo rằng sự lựa chọn đáp ứng các yêu cầu tuân thủ thử nghiệm.
II.Tỷ lệ góc: Phù hợp với phản ứng năng động củaDUT ,cân bằng độ chính xác và phạm vi.
(I) Định nghĩa và lựa chọn lõi
Tỷ lệ gócđề cập đến góc quay của mỗi trục củatỷ lệbảng theo đơn vị thời gian,đo bằng °/sNó được chia thành ba chỉ số chính:Nguyên tắc lựa chọn cốt lõi là "bảo vệ tối đatỷ lệ góccác yêu cầu về vật liệu thử nghiệmtrong khi cân bằng kiểm tra độ chính xác và chi phí thiết bị. "của một tam trụctỷ lệbảng thường khác nhau,với khung bên trong thường có phạm vi tốc độ lớn nhấtvàkhung bên ngoài nhỏ nhất.Việc kết hợp phải được thực hiện riêng biệt dựa trên vị trí lắp đặt của bộ phận thử nghiệm và các yêu cầu thử nghiệm.
(II) Các điểm lựa chọn chính
1- Chọn phạm vi đo: phải đáp ứng yêu cầu về "tỷ lệ góc tối đa của nhân tố an toàn DUT × (1.2 ~ 1.5) ".Điều này tránh phạm vi không đủ dẫn đến thất bại trong việc hoàn thành các thử nghiệm cực đoan, trong khicũng ngăn chặn phạm vi quá mức từ lãng phíthông số kỹ thuậtvà tăng chi phí., nếutối đaTốc độ góc của kính quay MEMS đang được thử nghiệmlà ± 200°/s, phạm vi tốc độ góccủa trục tương ứng củatỷ lệbảng nên là ±240°/s~±300°/s. Nếu được sử dụng để thử nghiệm điều hướng quán tính UAV, tốc độ góc tối đacủa thiết bị được thử nghiệm có thể đạt 800°/s,sau đó mộttỷ lệbảng với một phạm vi không dưới ± 1000 ° / s (tỷ lệ an toàn 1,25) nên được chọn.,phạm vi tốc độ mô phỏng ba trục chính xác caotỷ lệbảng thường là 0,001 ° / s ~ 400 ° / s cho khung bên trong, 0,001 ° / s ~ 300 ° / s cho khung giữa, và 0,001 ° / s ~ 200 ° / s cho khung bên ngoài,có thể đáp ứng nhu cầu thử nghiệm của hầu hết các lĩnh vực hàng không và công nghiệp.
2. Độ chính xác và ổn định: Độ chính xác tỷ lệ trực tiếp ảnh hưởng đến độ chính xác hiệu chuẩn của thiết bị đang được thử nghiệm (DUT),thường được thể hiện dưới dạng lỗi tương đối.Yêu cầu độ chính xác khác nhau giữa các phạm vi tỷ lệ;Ví dụ, khi ω ≤ 1°/s, độ chính xác cần đạt 2 × 10−3(1° phương pháp tính trung bình), vàkhi ω ≥ 10°/s, độ chính xác cần đạt 2 × 10−5 (phương pháp trung bình 360°). Sự ổn định tốc độ xác định sự ổn định tín hiệu trong thử nghiệm độngvàcần phải được điều chỉnh theo độ nhạy của DUT.Ví dụ, thử nghiệm gyroscope sợi quang chính xác cao đòi hỏi mộttỷ lệbảng với độ ổn định tỷ lệ ≤ 2 × 10−5 đếntránhbiến động tốc độ đưa ra lỗi thử nghiệm.
3Các trường hợp đặc biệt: Đối với thử nghiệm ở tốc độ thấp (ví dụ: 0,001°/s~0,1°/s), cần phải chú ý đến sự ổn định củatỷ lệbàn ở tốc độ thấpĐể tránh "nhập". Đối với thử nghiệm tốc độ cao (ví dụ, ≥ 300 °/s), nên chú ý đến sự ổn định củatỷ lệhệ thống truyền động của bàn và hiệu suất phân tán nhiệt của nóđể ngăn ngừa rung động, quá nóng và các vấn đề khác có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của thử nghiệmtrong quá trình vận hành tốc độ cao.,độ phân giải của tốc độ góc phải phù hợp với các yêu cầu của thiết bị đang được thử nghiệm (DUT).Thông thường,tỷ lệđộ phân giải tỷ lệ của bảng nên không ít hơn 1/10 của DUTtỷ lệ gócquyết định.Ví dụ, nếu DUT củatỷ lệ gócđộ phân giải là 0,001°/s,cáctỷ lệđộ phân giải tốc độ của bảng phải ít nhất là 0,0001 ° / s.
III. Tốc độ tăng tốc: Có thể thích nghi với các yêu cầu mô phỏng động,cân bằng tốc độ phản ứng và công suất tải.
(I) Định nghĩa và lựa chọn lõi
Tốc độ gia tốc góc đề cập đến tốc độ thay đổi củavận tốc góc của mỗi trục của mộttỷ lệbàn,đo bằng °/s2.Nó phản ánhtỷ lệKhả năng phản hồi năng động của bảng.Nguyên tắc lựa chọn cốt lõi là để "khớp với phạm vi gia tốc góc của các testpiecetrong khicân bằngtỷ lệTăng tốc góc trực tiếp quyết định liệutỷ lệbảng có thể mô phỏng những thay đổi thái độ đột ngột của các mảnh thử nghiệm trong hoạt động thực tế,chẳng hạn như cất cánh, quay và phanh khẩn cấp của máy bay.Hiệu suất của nó liên quan chặt chẽ đếntỷ lệĐộng cơ truyền động bàn, cơ chế truyền tải và hệ thống điều khiển.
(II) Các điểm lựa chọn chính
1.Đánh giáLựa chọn phạm vi: Theo cùng một logic nhưtỷ lệ góclựa chọn phạm vi, phạm viphải đáp ứng yêu cầu về "giá tăng góc tối đa của thành phần đo × nhân tố an toàn (1.2~1.5)".Các yêu cầu gia tốc góc khác nhau đáng kể giữa các thành phần đo khác nhau.Ví dụ, gia tốc góc tối đa của một IMU công nghiệp điển hình là ± 500°/s2,trong khi tăng tốc độ góc tối đa của kính quay không gian có thể đạt hơn ± 2000°/s2.Đáp ứngtỷ lệbảng cần phải được lựa chọn với một phạm vi gia tốc góc là ± 600°/s2 ~ ± 3000°/s2., gia tốc góc tối đa củamột tam trục chính xác caomô phỏngtỷ lệbảng thường là ±2500°/s2 cho khung bên trong, ±2000°/s2 cho khung giữa và ±1500°/s2 cho khung bên ngoài,có thể thích nghi với các yêu cầu thử nghiệm động của các thiết bị định vị quán tính cao cấp.
2. Tốc độ phản ứng và tính tuyến tính: Tốc độ phản ứng của gia tốc góc xác định liệutỷ lệbảng có thể nhanh chóng mô phỏng thay đổi thái độ đột ngột.Nó cần phải phù hợp với thời gian phản ứng động của thiết bị đang được thử nghiệm (DUT)., càng phù hợp hơn cho thử nghiệm mô phỏng động lực tốc độ cao.tính tuyến tính của gia tốc góc phải đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm,thường yêu cầu tính tuyến tính ≤ ± 0,1%FS,để tránh các lỗi phi tuyến tính ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu thử nghiệm.,phải chú ý đến sự trơn tru củatỷ lệtăng tốc và giảm tốc của bảngđếnngăn ngừa va chạm trong quá trình tăng tốc và giảm tốclàcó thể làm hỏng DUT hoặc đưa ra lỗi thử nghiệm.
3Trọng lượng và tác động cấu trúc: Hiệu suất gia tốc góc của mộttỷ lệbảng bị ảnh hưởng bởi trọng lượng tải và kích thước;tải trọng càng lớn,thấp hơn giới hạn trên của gia tốc góc.,khi chọn mộttỷ lệbảng, trọng lượng và kích thước lắp đặt của mảnh phải được xem xétđếnđảm bảo rằngtỷ lệbảng vẫn có thể đạt được phạm vi gia tốc góc cần thiết dưới tải trọng định số., nếuPhần làm việc(bao gồm công cụ)Trọng lượng 45 kg,atỷ lệBảng có tải trọng định lượng ít nhất 45 kg và có thể đạt được tăng tốc góc mục tiêu dưới tải trọng đó nên được chọnĐồng thời, giao điểm củatỷ lệba trục của bàn (thường yêu cầu bán kính bên trong 0,5 mm) vàđộ thẳng đứng của hệ thống trục phải được xem xét để tránh các sai lệch cài đặt tải ảnh hưởng đến hiệu suất gia tốc góc.
IV. Phạm vi góc lắc: Bao gồm các khu vực làm việcthái độcủa thiết bị đang được thử nghiệm,thích nghi với các kịch bản lắp đặt và thử nghiệm.
(I) Định nghĩa và lựa chọn lõi
Phạm vi góc swing (phạm vi góc quay) đề cập đến phạm vi góc tối đa mà mỗi trục củatỷ lệbàn có thể xoay.Nó được chia thành hai loại: quay liên tục và góc giới hạn.Nguyên tắc lựa chọn cốt lõi là "bao gồm tất cả những người làm việcthái độcủa bộ phận thử nghiệm trong khi tính đến không gian lắp đặtvàthử nghiệm tiện lợi. " Ba trục của ba trụctỷ lệbảng (thường là trục cuộn, trục pitch và trục yaw) có phạm vi góc swing khác nhau, vàsự lựa chọn nên dựa trênthái độcác yêu cầu về vật liệu thử nghiệm.Đồng thời, các vấn đề can thiệp trục phải được xem xétđếntránhthái độhạn chế xung đột khi nhiều trục được liên kết.
(II) Các điểm lựa chọn chính
1.Đánh giáChọn phạm vi: phạm vi phải bao gồm đầy đủ phạm vi vị trí làm việc thực tế của thiết bị đang được thử nghiệmđếntránh những điểm mù về thái độ.,phạm vi góc cúi của hệ thống định vị quán tính UAV là ±90°, phạm vi góc nghiêng là ±180° và phạm vi góc lăn là ±360°.Đáp ứngtỷ lệbảng nên được lựa chọn với phạm vi góc swing ± 90 ° của trục độ cao, trục xoay ± 180 ° và xoay liên tục 360 ° của trục cuộn. Nếu được sử dụng cho hiệu chuẩn tĩnh,phạm vi góc swing có thể được giảm thích hợp theo yêu cầu hiệu chuẩnđếngiảm chi phí thiết bị.,một số ba trụctỷ lệbảng hỗ trợ quay liên tục vô hạn của ba trục,có thể thích nghi với các kịch bản đòi hỏi mô phỏng thái độ đầy đủ,như thử nghiệm mô phỏng bán vật lý của máy bay.
2. Trọng tâm trục và không gian lắp đặt: Khi chọn mộttỷ lệbàn, chú ý đến hình dạng cấu trúc của nó (ví dụ, một U dọc-O-O cấu trúc)đếntránh nhiễu góc trong kết nối đa trục,có thể ngăn chặn mục tiêuthái độđồng thời,xem xét kích thước lắp đặt của thử nghiệmđếnđảm bảo đủ không gian lắp đặt chotỷ lệbảng.Ví dụ, nếu miếng thử có kích thước 400mm × 400mm × 400mm,chọn atỷ lệbàn với không gian lắp đặt tải không nhỏ hơn kích thước đóđếntránh hạn chế phạm vi góc swing sau khi lắp đặt.,độ chính xác góc lắc phải phù hợp với các yêu cầu thử nghiệm,thường yêu cầu độ chính xác góc swing ≤ ± 0,001°vàĐộ chính xác lặp lại ≤ ± 0,0005°đếnđảm bảo chính xácthái độđịnh vị.
3- Chuyển đổi kịch bản đặc biệt: Đối với các kịch bản thử nghiệm đòi hỏi quay liên tục lâu dài (như thử nghiệm ổn định lâu dài của kính quay), atỷ lệbàn hỗ trợ xoay liên tục 360 ° vàcó chức năng tự khóa nên được chọn để tránh lệch thái độ trong quá trình xoay.,nên chú ý đến độ chính xác xoay củatỷ lệbảng (thường là ±0,001°~±0,002°)đếnđảm bảo độ chính xác của vị trí góc swing.Đồng thời, mộttỷ lệbảng được trang bị một bộ mã hóa tuyệt đối có thể được chọn,không đòi hỏi phải hiệu chuẩn lại sau khi mất điện,do đó cải thiện hiệu quả thử nghiệm.
V. Chọn phối hợp ba thông số chính: Tránh những cạm bẫyvàĐạt được sự phù hợp tối ưu
Tỷ lệ góc, gia tốc và phạm vi góc swing không phải là lựa chọn độc lập;cả ba phải được kết hợp một cách phối hợp.Hơn nữa, các đặc điểm của thiết bị đang được thử nghiệm, kịch bản thử nghiệm và ngân sách chi phínênđược xem xét để tránh các cạm bẫy lựa chọn phổ biến sau:
1.Quan niệm sai lầm1: Càng cao các thông số, càng tốt.vàHiệu suất có khả năng lãng phí.,thử nghiệm IMU công nghiệp thông thường không yêu cầu mộttỷ lệbảng với gia tốc góc ≥ 2000°/s2 vàmột tỷ lệ góc≥ 400°/s.Chọn thiết bị phù hợp với các thông số của thiết bị đang được thử nghiệm là đủ,đồng thời giảm chi phí mua sắm và bảo trì.
2. Nhầm lẫn 2: bỏ qua hiệu suất phối hợp trục. Một số lựa chọn chỉ tập trung vào các tham số trục duy nhất,bỏ qua sự phối hợp hiệu suất trong quá trình kết nối đa trục,dẫn đến các vấn đề như can thiệp thái độ và giảm độ chính xác trong quá trình kiểm tra.,cáctỷ lệtrục đơn của bảngtỷ lệ gócvà gia tốc có thể đáp ứng các yêu cầu,nhưng trong quá trình liên kết đa trục,khung bên ngoàitỷ lệ gócgiới hạn gia tốc khung bên trong, làmkhông thể hoàn thành các mô phỏng thái độ phức tạp.
3Nhầm lẫn 3: bỏ qua các yêu cầu về môi trường và tiêu chuẩn. Trong môi trường thử nghiệm đặc biệt như nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp và chân không,ba thông số chính củatỷ lệbàn sẽ bị ảnh hưởng.Khi chọn mộttỷ lệbảng, nó là cần thiết để chọn một chuyên dụng ttỷ lệbàn phù hợp với môi trường.,cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn của ngành.Ví dụ, thử nghiệm quân sự phải tuân thủ các tiêu chuẩn như GJB 2884-97 và GJB 1801-93đếnđảm bảo dữ liệu thử nghiệm phù hợp và hợp lệ.
4Nhầm quan niệm 4: bỏ qua tác động của nhiễu xuyên trục.tỷ lệbảng (sự nhạy cảm qua trục) sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác đo của ba thông số chính.Lý tưởng nhất, ba trục nên hoàn toàn thẳng đứng.Trong lựa chọn thực tế, nên chú ý đến chỉ số độ nhạy xuyên trục (thường yêu cầu ≤ 1%).đếntránh sự chuyển động của một trục can thiệp vào phép đo tham số của các trục khác.
VI. Tóm tắt lựa chọn và các đề xuất thực tế
Các nguyên tắc cốt lõi cho việc lựa chọn một máy quán tính ba trụctỷ lệbảng là "định hướng theo nhu cầu, tham số phù hợp, và cân nhắc hợp tác".Tỷ lệ góc, tăng tốc, và phạm vi góc xoay phải dựa trên các chỉ số hiệu suất cốt lõi của thiết bị đang được thử nghiệm và kịch bản thử nghiệm.Những gợi ý thực tế cụ thể sau đây:
1.Điều tra sơ bộ:Xác địnhPhạm vi tốc độ góc, gia tốc và tư thế làm việc của vật thử nghiệm,danh sáchCác kịch bản thử nghiệm (chế độ tĩnh/dinamic, bình thường/cực, kết nối một trục/nhiều trục),xác định yếu tố an toàn và yêu cầu độ chính xác,và xem xét các tiêu chuẩn ngành liên quanđếnlàm rõ các yêu cầu tuân thủ.
2- Phù hợp các tham số: Dựa trên nguyên tắc "chỉ số tối đa của vật thử × 1,2 ~ 1,5",phạm vi của ba thông số chính được xác định ban đầu.Sau đó, kết hợp với các chi tiết như độ chính xác, tốc độ phản ứng và khả năng tải,tỷ lệMô hình bảng đáp ứng các yêu cầu được chọn.Đặc biệt chú ý đến sự khác biệt tham số của khung bên trong, giữa và bên ngoài để đảm bảolàchúng phù hợp với vị trí lắp đặt của vật thử.
3Kiểm tra hiệu suất: Trước khi lựa chọn, nhà sản xuất nên được yêu cầu cung cấp báo cáo thử nghiệm tham số.đếnxác minhtỷ lệĐộ chính xác tốc độ của bảng, tính tuyến tính của gia tốc góc, độ chính xác góc swing và các chỉ số khác. Kiểm tra tại chỗ nên được tiến hành nếucần thiết để đảm bảo rằng các thông số đáp ứng các tiêu chuẩn.,hiệu suất củatỷ lệhệ thống ổ đĩa của bàn, hệ thống điều khiển, vòng trượt dẫn và các thành phần khác nên được kiểm trađếnđảm bảo hoạt động ổn định lâu dài.
4Kiểm soát chi phí: Dưới tiền đề đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm,ưu tiên lựa chọn thiết bị có các thông số phù hợp và hiệu suất ổn định để tránh theo đuổi mù quáng các thông số caovàchi phí lãng phí; đồng thời,xem xét chi phí vận hành và bảo trì và chi phí hiệu chuẩn của thiết bị, vàchọn các nhà sản xuất với dịch vụ hậu mãi tốt vàđáp ứng các tiêu chuẩn ngành để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy lâu dài của thiết bị.
Tóm lại,lựa chọn một máy quán tính ba trụctỷ lệbảng là một dự án có hệ thống. Sự phù hợp của tỷ lệ gócChỉ bằng cách tập trung vào nhu cầu của thiết bị đang được thử nghiệm, theo các tiêu chuẩn ngành công nghiệp,và cân bằng hiệu suất và chi phícó thểthiết bị phù hợp nhất được chọn,cung cấp hỗ trợ đáng tin cậy cho nghiên cứu, phát triển, thử nghiệm và hiệu chuẩn các thiết bị quán tính.
Inertial ba trụctỷ lệbảng là thiết bị chính cho nghiên cứu, thử nghiệm và hiệu chuẩn các thành phần cốt lõi như hệ thống định vị quán tính (INS), kính quay và đơn vị đo quán tính (IMU).Hiệu suất của họ trực tiếp quyết định độ chính xác và độ tin cậy của các thiết bị quán tính thử nghiệm, vàChúng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cao cấp như hàng không vũ trụ, thiết bị quân sự và sản xuất chính xác.tỷ lệbảng, tỷ lệ góc, gia tốc, và phạm vi góc swing là ba chỉ số cốt lõi,trực tiếp phù hợp với các đặc điểm hoạt động và yêu cầu thử nghiệm của thiết bị đang được thử nghiệm. Khi chọn mộttỷ lệbàn,quan niệm sai lầm rằng "càng cao thông số, càng tốt" nên được tránh. Một sự khớp khoa học nên được thực hiện dựa trên các thông số kỹ thuật của thiết bị đang được thử nghiệm, kịch bản thử nghiệm,và các tiêu chuẩn ngànhBài viết này sẽ bắt đầu với các định nghĩa cốt lõi của ba tham số, logic lựa chọn, các yếu tố ảnh hưởng và các đề xuất thực tế.,cung cấp cho các chuyên gia trong ngành một hướng dẫn lựa chọn chuyên nghiệp và thực tế.
I. Điều kiện lựa chọn: Xác định nhu cầu cốt lõivàtiêu chí lựa chọn neo
Lý thuyết cốt lõi của việc lựa chọn là "cần phải phù hợp với"không đắp chồng tham số. Trước khi thảo luận về ba tham số cốt lõi,hai tiền đề cơ bản phải được làm rõ để tránh sự thiên vị lựa chọn: Thứ nhất, các thông số kỹ thuật cốt lõi của thiết bị đang được thử nghiệm (DUT) phải được xác định rõ ràng, bao gồm tỷ lệ gócphạm vi, phạm vi gia tốc và phạm vi thái độ làm việccủaDUT/IMU.Cái này.là cơ sở cốt lõi cho việc lựa chọn.,phân biệt giữa các kịch bản khác nhau như hiệu chuẩn tĩnh, mô phỏng động và kiểm tra hiệu suất cực đoan.,mô phỏng bán vật lý trong lĩnh vực hàng không vũ trụ đòi hỏi hiệu suất động lực cao hơn,trong khi hiệu chuẩn IMU công nghiệp thông thường tập trung vào độ chính xác và ổn định.,phải tuân thủ các tiêu chuẩn ngành liên quan,chẳng hạn như tiêu chuẩn quân sự GJB 2884-97 "Định dạng chung cho máy quay mô phỏng chuyển động góc ba trục"để đảm bảo rằng sự lựa chọn đáp ứng các yêu cầu tuân thủ thử nghiệm.
II.Tỷ lệ góc: Phù hợp với phản ứng năng động củaDUT ,cân bằng độ chính xác và phạm vi.
(I) Định nghĩa và lựa chọn lõi
Tỷ lệ gócđề cập đến góc quay của mỗi trục củatỷ lệbảng theo đơn vị thời gian,đo bằng °/sNó được chia thành ba chỉ số chính:Nguyên tắc lựa chọn cốt lõi là "bảo vệ tối đatỷ lệ góccác yêu cầu về vật liệu thử nghiệmtrong khi cân bằng kiểm tra độ chính xác và chi phí thiết bị. "của một tam trụctỷ lệbảng thường khác nhau,với khung bên trong thường có phạm vi tốc độ lớn nhấtvàkhung bên ngoài nhỏ nhất.Việc kết hợp phải được thực hiện riêng biệt dựa trên vị trí lắp đặt của bộ phận thử nghiệm và các yêu cầu thử nghiệm.
(II) Các điểm lựa chọn chính
1- Chọn phạm vi đo: phải đáp ứng yêu cầu về "tỷ lệ góc tối đa của nhân tố an toàn DUT × (1.2 ~ 1.5) ".Điều này tránh phạm vi không đủ dẫn đến thất bại trong việc hoàn thành các thử nghiệm cực đoan, trong khicũng ngăn chặn phạm vi quá mức từ lãng phíthông số kỹ thuậtvà tăng chi phí., nếutối đaTốc độ góc của kính quay MEMS đang được thử nghiệmlà ± 200°/s, phạm vi tốc độ góccủa trục tương ứng củatỷ lệbảng nên là ±240°/s~±300°/s. Nếu được sử dụng để thử nghiệm điều hướng quán tính UAV, tốc độ góc tối đacủa thiết bị được thử nghiệm có thể đạt 800°/s,sau đó mộttỷ lệbảng với một phạm vi không dưới ± 1000 ° / s (tỷ lệ an toàn 1,25) nên được chọn.,phạm vi tốc độ mô phỏng ba trục chính xác caotỷ lệbảng thường là 0,001 ° / s ~ 400 ° / s cho khung bên trong, 0,001 ° / s ~ 300 ° / s cho khung giữa, và 0,001 ° / s ~ 200 ° / s cho khung bên ngoài,có thể đáp ứng nhu cầu thử nghiệm của hầu hết các lĩnh vực hàng không và công nghiệp.
2. Độ chính xác và ổn định: Độ chính xác tỷ lệ trực tiếp ảnh hưởng đến độ chính xác hiệu chuẩn của thiết bị đang được thử nghiệm (DUT),thường được thể hiện dưới dạng lỗi tương đối.Yêu cầu độ chính xác khác nhau giữa các phạm vi tỷ lệ;Ví dụ, khi ω ≤ 1°/s, độ chính xác cần đạt 2 × 10−3(1° phương pháp tính trung bình), vàkhi ω ≥ 10°/s, độ chính xác cần đạt 2 × 10−5 (phương pháp trung bình 360°). Sự ổn định tốc độ xác định sự ổn định tín hiệu trong thử nghiệm độngvàcần phải được điều chỉnh theo độ nhạy của DUT.Ví dụ, thử nghiệm gyroscope sợi quang chính xác cao đòi hỏi mộttỷ lệbảng với độ ổn định tỷ lệ ≤ 2 × 10−5 đếntránhbiến động tốc độ đưa ra lỗi thử nghiệm.
3Các trường hợp đặc biệt: Đối với thử nghiệm ở tốc độ thấp (ví dụ: 0,001°/s~0,1°/s), cần phải chú ý đến sự ổn định củatỷ lệbàn ở tốc độ thấpĐể tránh "nhập". Đối với thử nghiệm tốc độ cao (ví dụ, ≥ 300 °/s), nên chú ý đến sự ổn định củatỷ lệhệ thống truyền động của bàn và hiệu suất phân tán nhiệt của nóđể ngăn ngừa rung động, quá nóng và các vấn đề khác có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của thử nghiệmtrong quá trình vận hành tốc độ cao.,độ phân giải của tốc độ góc phải phù hợp với các yêu cầu của thiết bị đang được thử nghiệm (DUT).Thông thường,tỷ lệđộ phân giải tỷ lệ của bảng nên không ít hơn 1/10 của DUTtỷ lệ gócquyết định.Ví dụ, nếu DUT củatỷ lệ gócđộ phân giải là 0,001°/s,cáctỷ lệđộ phân giải tốc độ của bảng phải ít nhất là 0,0001 ° / s.
III. Tốc độ tăng tốc: Có thể thích nghi với các yêu cầu mô phỏng động,cân bằng tốc độ phản ứng và công suất tải.
(I) Định nghĩa và lựa chọn lõi
Tốc độ gia tốc góc đề cập đến tốc độ thay đổi củavận tốc góc của mỗi trục của mộttỷ lệbàn,đo bằng °/s2.Nó phản ánhtỷ lệKhả năng phản hồi năng động của bảng.Nguyên tắc lựa chọn cốt lõi là để "khớp với phạm vi gia tốc góc của các testpiecetrong khicân bằngtỷ lệTăng tốc góc trực tiếp quyết định liệutỷ lệbảng có thể mô phỏng những thay đổi thái độ đột ngột của các mảnh thử nghiệm trong hoạt động thực tế,chẳng hạn như cất cánh, quay và phanh khẩn cấp của máy bay.Hiệu suất của nó liên quan chặt chẽ đếntỷ lệĐộng cơ truyền động bàn, cơ chế truyền tải và hệ thống điều khiển.
(II) Các điểm lựa chọn chính
1.Đánh giáLựa chọn phạm vi: Theo cùng một logic nhưtỷ lệ góclựa chọn phạm vi, phạm viphải đáp ứng yêu cầu về "giá tăng góc tối đa của thành phần đo × nhân tố an toàn (1.2~1.5)".Các yêu cầu gia tốc góc khác nhau đáng kể giữa các thành phần đo khác nhau.Ví dụ, gia tốc góc tối đa của một IMU công nghiệp điển hình là ± 500°/s2,trong khi tăng tốc độ góc tối đa của kính quay không gian có thể đạt hơn ± 2000°/s2.Đáp ứngtỷ lệbảng cần phải được lựa chọn với một phạm vi gia tốc góc là ± 600°/s2 ~ ± 3000°/s2., gia tốc góc tối đa củamột tam trục chính xác caomô phỏngtỷ lệbảng thường là ±2500°/s2 cho khung bên trong, ±2000°/s2 cho khung giữa và ±1500°/s2 cho khung bên ngoài,có thể thích nghi với các yêu cầu thử nghiệm động của các thiết bị định vị quán tính cao cấp.
2. Tốc độ phản ứng và tính tuyến tính: Tốc độ phản ứng của gia tốc góc xác định liệutỷ lệbảng có thể nhanh chóng mô phỏng thay đổi thái độ đột ngột.Nó cần phải phù hợp với thời gian phản ứng động của thiết bị đang được thử nghiệm (DUT)., càng phù hợp hơn cho thử nghiệm mô phỏng động lực tốc độ cao.tính tuyến tính của gia tốc góc phải đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm,thường yêu cầu tính tuyến tính ≤ ± 0,1%FS,để tránh các lỗi phi tuyến tính ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu thử nghiệm.,phải chú ý đến sự trơn tru củatỷ lệtăng tốc và giảm tốc của bảngđếnngăn ngừa va chạm trong quá trình tăng tốc và giảm tốclàcó thể làm hỏng DUT hoặc đưa ra lỗi thử nghiệm.
3Trọng lượng và tác động cấu trúc: Hiệu suất gia tốc góc của mộttỷ lệbảng bị ảnh hưởng bởi trọng lượng tải và kích thước;tải trọng càng lớn,thấp hơn giới hạn trên của gia tốc góc.,khi chọn mộttỷ lệbảng, trọng lượng và kích thước lắp đặt của mảnh phải được xem xétđếnđảm bảo rằngtỷ lệbảng vẫn có thể đạt được phạm vi gia tốc góc cần thiết dưới tải trọng định số., nếuPhần làm việc(bao gồm công cụ)Trọng lượng 45 kg,atỷ lệBảng có tải trọng định lượng ít nhất 45 kg và có thể đạt được tăng tốc góc mục tiêu dưới tải trọng đó nên được chọnĐồng thời, giao điểm củatỷ lệba trục của bàn (thường yêu cầu bán kính bên trong 0,5 mm) vàđộ thẳng đứng của hệ thống trục phải được xem xét để tránh các sai lệch cài đặt tải ảnh hưởng đến hiệu suất gia tốc góc.
IV. Phạm vi góc lắc: Bao gồm các khu vực làm việcthái độcủa thiết bị đang được thử nghiệm,thích nghi với các kịch bản lắp đặt và thử nghiệm.
(I) Định nghĩa và lựa chọn lõi
Phạm vi góc swing (phạm vi góc quay) đề cập đến phạm vi góc tối đa mà mỗi trục củatỷ lệbàn có thể xoay.Nó được chia thành hai loại: quay liên tục và góc giới hạn.Nguyên tắc lựa chọn cốt lõi là "bao gồm tất cả những người làm việcthái độcủa bộ phận thử nghiệm trong khi tính đến không gian lắp đặtvàthử nghiệm tiện lợi. " Ba trục của ba trụctỷ lệbảng (thường là trục cuộn, trục pitch và trục yaw) có phạm vi góc swing khác nhau, vàsự lựa chọn nên dựa trênthái độcác yêu cầu về vật liệu thử nghiệm.Đồng thời, các vấn đề can thiệp trục phải được xem xétđếntránhthái độhạn chế xung đột khi nhiều trục được liên kết.
(II) Các điểm lựa chọn chính
1.Đánh giáChọn phạm vi: phạm vi phải bao gồm đầy đủ phạm vi vị trí làm việc thực tế của thiết bị đang được thử nghiệmđếntránh những điểm mù về thái độ.,phạm vi góc cúi của hệ thống định vị quán tính UAV là ±90°, phạm vi góc nghiêng là ±180° và phạm vi góc lăn là ±360°.Đáp ứngtỷ lệbảng nên được lựa chọn với phạm vi góc swing ± 90 ° của trục độ cao, trục xoay ± 180 ° và xoay liên tục 360 ° của trục cuộn. Nếu được sử dụng cho hiệu chuẩn tĩnh,phạm vi góc swing có thể được giảm thích hợp theo yêu cầu hiệu chuẩnđếngiảm chi phí thiết bị.,một số ba trụctỷ lệbảng hỗ trợ quay liên tục vô hạn của ba trục,có thể thích nghi với các kịch bản đòi hỏi mô phỏng thái độ đầy đủ,như thử nghiệm mô phỏng bán vật lý của máy bay.
2. Trọng tâm trục và không gian lắp đặt: Khi chọn mộttỷ lệbàn, chú ý đến hình dạng cấu trúc của nó (ví dụ, một U dọc-O-O cấu trúc)đếntránh nhiễu góc trong kết nối đa trục,có thể ngăn chặn mục tiêuthái độđồng thời,xem xét kích thước lắp đặt của thử nghiệmđếnđảm bảo đủ không gian lắp đặt chotỷ lệbảng.Ví dụ, nếu miếng thử có kích thước 400mm × 400mm × 400mm,chọn atỷ lệbàn với không gian lắp đặt tải không nhỏ hơn kích thước đóđếntránh hạn chế phạm vi góc swing sau khi lắp đặt.,độ chính xác góc lắc phải phù hợp với các yêu cầu thử nghiệm,thường yêu cầu độ chính xác góc swing ≤ ± 0,001°vàĐộ chính xác lặp lại ≤ ± 0,0005°đếnđảm bảo chính xácthái độđịnh vị.
3- Chuyển đổi kịch bản đặc biệt: Đối với các kịch bản thử nghiệm đòi hỏi quay liên tục lâu dài (như thử nghiệm ổn định lâu dài của kính quay), atỷ lệbàn hỗ trợ xoay liên tục 360 ° vàcó chức năng tự khóa nên được chọn để tránh lệch thái độ trong quá trình xoay.,nên chú ý đến độ chính xác xoay củatỷ lệbảng (thường là ±0,001°~±0,002°)đếnđảm bảo độ chính xác của vị trí góc swing.Đồng thời, mộttỷ lệbảng được trang bị một bộ mã hóa tuyệt đối có thể được chọn,không đòi hỏi phải hiệu chuẩn lại sau khi mất điện,do đó cải thiện hiệu quả thử nghiệm.
V. Chọn phối hợp ba thông số chính: Tránh những cạm bẫyvàĐạt được sự phù hợp tối ưu
Tỷ lệ góc, gia tốc và phạm vi góc swing không phải là lựa chọn độc lập;cả ba phải được kết hợp một cách phối hợp.Hơn nữa, các đặc điểm của thiết bị đang được thử nghiệm, kịch bản thử nghiệm và ngân sách chi phínênđược xem xét để tránh các cạm bẫy lựa chọn phổ biến sau:
1.Quan niệm sai lầm1: Càng cao các thông số, càng tốt.vàHiệu suất có khả năng lãng phí.,thử nghiệm IMU công nghiệp thông thường không yêu cầu mộttỷ lệbảng với gia tốc góc ≥ 2000°/s2 vàmột tỷ lệ góc≥ 400°/s.Chọn thiết bị phù hợp với các thông số của thiết bị đang được thử nghiệm là đủ,đồng thời giảm chi phí mua sắm và bảo trì.
2. Nhầm lẫn 2: bỏ qua hiệu suất phối hợp trục. Một số lựa chọn chỉ tập trung vào các tham số trục duy nhất,bỏ qua sự phối hợp hiệu suất trong quá trình kết nối đa trục,dẫn đến các vấn đề như can thiệp thái độ và giảm độ chính xác trong quá trình kiểm tra.,cáctỷ lệtrục đơn của bảngtỷ lệ gócvà gia tốc có thể đáp ứng các yêu cầu,nhưng trong quá trình liên kết đa trục,khung bên ngoàitỷ lệ gócgiới hạn gia tốc khung bên trong, làmkhông thể hoàn thành các mô phỏng thái độ phức tạp.
3Nhầm lẫn 3: bỏ qua các yêu cầu về môi trường và tiêu chuẩn. Trong môi trường thử nghiệm đặc biệt như nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp và chân không,ba thông số chính củatỷ lệbàn sẽ bị ảnh hưởng.Khi chọn mộttỷ lệbảng, nó là cần thiết để chọn một chuyên dụng ttỷ lệbàn phù hợp với môi trường.,cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn của ngành.Ví dụ, thử nghiệm quân sự phải tuân thủ các tiêu chuẩn như GJB 2884-97 và GJB 1801-93đếnđảm bảo dữ liệu thử nghiệm phù hợp và hợp lệ.
4Nhầm quan niệm 4: bỏ qua tác động của nhiễu xuyên trục.tỷ lệbảng (sự nhạy cảm qua trục) sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác đo của ba thông số chính.Lý tưởng nhất, ba trục nên hoàn toàn thẳng đứng.Trong lựa chọn thực tế, nên chú ý đến chỉ số độ nhạy xuyên trục (thường yêu cầu ≤ 1%).đếntránh sự chuyển động của một trục can thiệp vào phép đo tham số của các trục khác.
VI. Tóm tắt lựa chọn và các đề xuất thực tế
Các nguyên tắc cốt lõi cho việc lựa chọn một máy quán tính ba trụctỷ lệbảng là "định hướng theo nhu cầu, tham số phù hợp, và cân nhắc hợp tác".Tỷ lệ góc, tăng tốc, và phạm vi góc xoay phải dựa trên các chỉ số hiệu suất cốt lõi của thiết bị đang được thử nghiệm và kịch bản thử nghiệm.Những gợi ý thực tế cụ thể sau đây:
1.Điều tra sơ bộ:Xác địnhPhạm vi tốc độ góc, gia tốc và tư thế làm việc của vật thử nghiệm,danh sáchCác kịch bản thử nghiệm (chế độ tĩnh/dinamic, bình thường/cực, kết nối một trục/nhiều trục),xác định yếu tố an toàn và yêu cầu độ chính xác,và xem xét các tiêu chuẩn ngành liên quanđếnlàm rõ các yêu cầu tuân thủ.
2- Phù hợp các tham số: Dựa trên nguyên tắc "chỉ số tối đa của vật thử × 1,2 ~ 1,5",phạm vi của ba thông số chính được xác định ban đầu.Sau đó, kết hợp với các chi tiết như độ chính xác, tốc độ phản ứng và khả năng tải,tỷ lệMô hình bảng đáp ứng các yêu cầu được chọn.Đặc biệt chú ý đến sự khác biệt tham số của khung bên trong, giữa và bên ngoài để đảm bảolàchúng phù hợp với vị trí lắp đặt của vật thử.
3Kiểm tra hiệu suất: Trước khi lựa chọn, nhà sản xuất nên được yêu cầu cung cấp báo cáo thử nghiệm tham số.đếnxác minhtỷ lệĐộ chính xác tốc độ của bảng, tính tuyến tính của gia tốc góc, độ chính xác góc swing và các chỉ số khác. Kiểm tra tại chỗ nên được tiến hành nếucần thiết để đảm bảo rằng các thông số đáp ứng các tiêu chuẩn.,hiệu suất củatỷ lệhệ thống ổ đĩa của bàn, hệ thống điều khiển, vòng trượt dẫn và các thành phần khác nên được kiểm trađếnđảm bảo hoạt động ổn định lâu dài.
4Kiểm soát chi phí: Dưới tiền đề đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm,ưu tiên lựa chọn thiết bị có các thông số phù hợp và hiệu suất ổn định để tránh theo đuổi mù quáng các thông số caovàchi phí lãng phí; đồng thời,xem xét chi phí vận hành và bảo trì và chi phí hiệu chuẩn của thiết bị, vàchọn các nhà sản xuất với dịch vụ hậu mãi tốt vàđáp ứng các tiêu chuẩn ngành để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy lâu dài của thiết bị.
Tóm lại,lựa chọn một máy quán tính ba trụctỷ lệbảng là một dự án có hệ thống. Sự phù hợp của tỷ lệ gócChỉ bằng cách tập trung vào nhu cầu của thiết bị đang được thử nghiệm, theo các tiêu chuẩn ngành công nghiệp,và cân bằng hiệu suất và chi phícó thểthiết bị phù hợp nhất được chọn,cung cấp hỗ trợ đáng tin cậy cho nghiên cứu, phát triển, thử nghiệm và hiệu chuẩn các thiết bị quán tính.
