3- محور بی وقفهنرخجداول تجهیزات کلیدی برای تحقیق، آزمایش و کالیبراسیون اجزای اصلی مانند سیستم های ناوبری بی حرکت (INS) ، ژایروسکوپ ها و واحدهای اندازه گیری بی حرکت (IMU) هستند.عملکرد آنها به طور مستقیم تعیین دقت آزمایش و قابلیت اطمینان از دستگاه های بی وقفهوآنها به طور گسترده ای در زمینه های پیشرفته مانند هوافضا، تجهیزات نظامی و تولید دقیق استفاده می شوند.نرخجدول، نرخ زاویه ای، شتاب و محدوده زاویه سوئیچ سه شاخص اصلی هستند,که مستقیماً با ویژگی های کاری و الزامات آزمایش دستگاه مورد آزمایش مطابقت دارد. هنگام انتخاب یکنرخمیزاز این تصور غلط که "هرچه پارامتر بالاتر باشد بهتر است" باید اجتناب شود. یک تطابق علمی باید بر اساس مشخصات دستگاه مورد آزمایش، سناریوی آزمایش انجام شود.و استانداردهای صنعتاین مقاله با تعریف های اصلی سه پارامتر، منطق انتخاب، عوامل موثر و پیشنهادات عملی آغاز می شود.,ارائه راهنمای حرفه ای و عملی انتخاب به متخصصان صنعت.

I. شرايط انتخابی: شناسایی نیازهای اصلیومعیارهای انتخاب لنگر

منطق اصلی انتخاب این است که "نیازها با، "قبل از بحث در مورد سه پارامتر اصلی,دو فرض اساسی باید برای جلوگیری از تعصب انتخاب مشخص شود: اول، پارامترهای فنی اصلی دستگاه مورد آزمایش (DUT) باید به وضوح تعریف شوند.، از جمله نرخ زاویه ایمحدوده، محدوده شتاب و محدوده حالت کاریازDUT/IMUايندوم، سناریوی آزمایش باید به وضوح تعریف شود.,تمایز بین سناریوهای مختلف مانند کالیبراسیون استاتیک، شبیه سازی پویا و آزمایش عملکرد شدید.,شبیه سازی نیمه فیزیکی در زمینه هوافضا نیاز به عملکرد پویا بالاتر دارد,در حالی که کالیبراسیون معمولی IMU صنعتی بر دقت و ثبات تمرکز دارد.,باید از استانداردهای مربوطه صنعت پیروی شود,مانند استاندارد نظامی GJB 2884-97 "تفصیلی کلی برای چرخ دار شبیه سازی حرکت زاویه ای سه محور، "برای اطمینان از اینکه انتخاب مطابق با الزامات تطابق تست است.

II.نرخ زاویه ای: تطبیق با پاسخ پویاDUT ,دقت تعادل و محدوده

(I) تعریف اصلی و انتخاب اصلی

نرخ زاویه ایاشاره به زاویه چرخش هر محور ازنرخجدول به ازای واحد زمان,اندازه گیری شده در °/sاین شاخص به سه شاخص کلیدی تقسیم شده است:در این مورد، به عنوان مثال، در مورد نرخ های مختلف، دقت نرخ، و ثبات نرخ، اصول اصلی انتخاب "پوشش حداکثرسرعت زاویه ایالزامات قطعه آزمایشدر حالی که تعادل دقت تست و هزینه تجهیزات". نرخ زاویه ای فریم داخلی، متوسط و خارجیاز سه محورنرخجدول معمولا متفاوت,با فریم داخلی که به طور کلی بیشترین محدوده سرعت را داردوقاب بیرونی کوچکترین.تطبیق باید به صورت جداگانه بر اساس موقعیت نصب قطعه آزمایش و الزامات آزمایش انجام شود.

(II) نکات اصلی انتخاب

1. انتخاب محدوده اندازه گیری: باید به نیاز "حداکثر سرعت زاویه ای از عامل ایمنی DUT × (1.2 ~ 1.5) " پاسخ دهد.این اجتناب از محدوده ناکافی منجر به شکست در تکمیل آزمایشات شدید، در حالی کههمچنین جلوگیری از از بین بردن دامنه بیش از حد از اتلافمشخصاتو افزایش هزینه هااگرحداکثرسرعت زاویه ای جیروسکوپ MEMS تحت آزمایش±200°/s است، محدوده سرعت زاویه ایاز محور مربوطه ازنرخجدول باید ±240°/s~±300°/s باشد. اگر برای آزمایش ناوبری بی پی ام استفاده شود، حداکثر سرعت زاویه ایاز دستگاه مورد آزمایش می تواند به 800°/s برسد,پس از آننرخجدول با محدوده حداقل ±1000°/s (عامل ایمنی 1.25) باید انتخاب شود.,محدوده سرعت شبیه سازی سه محور با دقت بالانرخجدول ها به طور معمول 0.001°/s~400°/s برای قاب داخلی، 0.001°/s~300°/s برای قاب وسط، و 0.001°/s~200°/s برای قاب بیرونی,که می تواند نیازهای آزمایش اکثر زمینه های هوافضا و صنعتی را پوشش دهد.

2دقت و ثبات: دقت نرخ به طور مستقیم بر دقت کالیبراسیون دستگاه تحت آزمایش (DUT) تأثیر می گذارد,معمولاً به صورت خطای نسبی بیان می شود.الزامات دقت در میان محدوده های نرخ متفاوت است;به عنوان مثال، زمانی که ω ≤ 1°/s، دقت نیاز به رسیدن به 2 × 10−3⁽روش میانگین گیریوزمانی که ω ≥ 10°/s، دقت باید به 2 × 10−5 (طریقه میانگین 360°) برسد. ثبات نرخ ثبات سیگنال را در طول آزمایش پویا تعیین می کند.وباید با توجه به حساسیت DUT تنظیم شود.به عنوان مثال، آزمایش های ژایروسکوپ فیبر نوری با دقت بالا نیاز بهنرخجدول با ثبات نرخ ≤ 2 × 10−5اجتناب کنیدنوسانات نرخ که باعث ایجاد اشتباهات آزمایش می شود.

3- سناریوهای ویژه ملاحظات: برای آزمایش با سرعت پایین (به عنوان مثال، 0.001°/s~0.1°/s)، باید توجه به ثباتنرخجدول در سرعت های پایینبرای امتحانات با سرعت بالا (به عنوان مثال، ≥300°/s) باید به ثبات دستگاه توجه شود.نرخسیستم محرک میز و عملکرد تبعید گرما آنبرای جلوگیری از لرزش، گرم شدن بیش از حد و سایر مشکلات که می تواند بر دقت آزمایش تأثیر بگذارددر حین کار با سرعت بالا,وضوح سرعت زاویه ای باید با الزامات دستگاه مورد آزمایش (DUT) مطابقت داشته باشد.به طور معمول،نرخرزولوشن نرخ جدول نباید کمتر از 1/10 از DUT باشدسرعت زاویه ایتصميم.به عنوان مثال، اگر DUTسرعت زاویه ایرزولوشن 0.001°/s,درنرخوضوح سرعت جدول باید حداقل 0.0001°/s باشد. 

III. شتاب: قابل تطابق با الزامات شبیه سازی پویا,تعادل سرعت پاسخ و ظرفیت بار.

(I) تعریف اصلی و انتخاب اصلی  

شتاب زاویه ای به نرخ تغییرسرعت زاویه ای هر محور یکنرخمیزاندازه گیری شده در °/s2.این نشان دهندهنرخقابلیت پاسخ دینامیکی جدول.اصل انتخاب هسته این است که "تطابق با محدوده شتاب زاویه ای قطعه آزمایشدر حالی کهتعادلنرخظرفیت بار و سرعت پاسخ میز". شتاب زاویه ای به طور مستقیم تعیین می کند که آیانرخجدول می تواند تغییرات ناگهانی حالت قطعه آزمایش را در عملیات واقعی شبیه سازی کند.,مانند بلند شدن هواپیما، چرخش و ترمز اضطراری.عملکرد آن به طور نزدیک بانرخموتور محرک میز، مکانیسم انتقال و سیستم کنترل.

(II) نکات اصلی انتخاب

1.اندازه گیریانتخاب محدوده: با توجه به همان منطقسرعت زاویه ایانتخاب محدوده، محدودهباید الزامات "حداکثر شتاب زاویه ای قطعات اندازه گیری شده × عامل ایمنی (1.2 ~ 1.5) " را برآورده کند.الزامات شتاب زاویه ای بین اجزای اندازه گیری شده متفاوت است.به عنوان مثال، حداکثر شتاب زاویه ای یک IMU صنعتی معمولی ±500°/s2 است.,در حالی که حداکثر شتاب زاویه ای ژایروسکوپ های هوافضا می تواند بیش از ±2000°/s2 باشد..در برابرنرخجدول نیاز به انتخاب با محدوده شتاب زاویه ای از ± 600 ° / s2 ~ ± 3000 ° / s2 است.، حداکثر شتاب زاویه اییک محور سه محوری با دقت بالاشبیه سازینرخجدول به طور معمول ±2500°/s2 برای قاب داخلی، ±2000°/s2 برای قاب وسط و ±1500°/s2 برای قاب بیرونی است.,که می تواند به الزامات آزمایش پویا دستگاه های ناوبری اینرشیال پیشرفته تطبیق یابد.

2سرعت واکنش و خطی: سرعت واکنش شتاب زاویه ای تعیین می کند که آیانرخجدول می تونه به سرعت تغییرات ناگهانی در نگرش رو شبیه سازی کنه.این نیاز به مطابقت با زمان پاسخ پویا دستگاه تحت آزمایش (DUT) دارد.، مناسب تر برای آزمایش شبیه سازی پویا با سرعت بالا است.خطی بودن شتاب زاویه ای باید مطابق با الزامات آزمایش باشد.,به طور معمول نیاز به خطی ≤ ± 0.1%FS,برای جلوگیری از خط خطی که بر دقت داده های آزمایش تاثیر می گذارد.,باید توجه به رطوبتنرخشتاب و کندی جدولبهجلوگیری از برخورد در هنگام شتاب و کاهش سرعتکهممکن است به DUT آسیب برساند یا خطاهای آزمایش را وارد کند.

3بار و تاثیرات ساختاری: عملکرد شتاب زاویه ای یکنرخجدول تحت تاثیر وزن بار و اندازه است;هرچه بار بزرگتر باشد,هرچه محدوده بالاي شتاب زاويه اي پايين تر باشد.,در هنگام انتخاب یکنرخجدول، وزن و ابعاد نصب قطعه کار باید در نظر گرفته شودبهتضمین کنند کهنرخجدول هنوز هم می تواند محدوده شتاب زاویه ای مورد نیاز را تحت بار نامی به دست آورد.اگرقطعه کار(از جمله ابزار)وزنش 45 کيلوگرم است,aنرخجدول با بار نامی حداقل 45 کیلوگرم و قادر به دستیابی به شتاب زاویه ای هدف تحت این بار باید انتخاب شود.همزمان، تقاطعنرخسه محور جدول (معمولاً نیاز به شعاع داخلی 0.5 میلی متر دارد) وعمودی سیستم محور باید در نظر گرفته شود تا از انحراف نصب بار که بر عملکرد شتاب زاویه ای تاثیر می گذارد جلوگیری شود.

IV. محدوده زاویه حرکت: شامل زاویه کار می شودنگرشدستگاه مورد آزمایش,سازگاری با سناریوهای نصب و آزمایش

(I) تعریف اصلی و انتخاب اصلی

محدوده زاویه سوئیچ (مجموعه زاویه چرخش) به حداکثر محدوده زاویه ای اشاره دارد که هر محورنرخمیز می تونه چرخش کنه.این به دو نوع تقسیم می شود: چرخش مداوم و زاویه محدود.اصل اصلی انتخاب این است که "همه کار کنندگان را پوشش دهد"نگرش هااز قطعه آزمایش با در نظر گرفتن فضای نصبوسه محور یک محور سه محورنرخجدول (معمولا محور رول، محور پیچ و محور یوی) دارای محدوده زاویه مختلف سوئیچ هستندوانتخاب باید بر اساسنگرشالزامات قطعه آزمایش.در عین حال، مسائل مربوط به تداخل محور باید در نظر گرفته شودبهاجتناب کنیدنگرشمحدود کردن تعارض زمانی که محورهای چندگانه به هم متصل شوند.

(II) نکات اصلی انتخاب

1.اندازه گیریانتخاب محدوده: محدوده باید به طور کامل محدوده حالت کاری واقعی دستگاه مورد آزمایش را پوشش دهد.بهاز نقاط کور نگرش اجتناب کنید.,محدوده زاویه ارتفاع یک سیستم ناوبری بی پی اچ 90°، محدوده زاویه خم 180° و محدوده زاویه رول 360° است..در برابرنرخجدول باید با محدوده زاویه سوئیچ ±90° در محور پیچ، ±180° در محور خم و 360° در محور رول چرخش مستمر انتخاب شود. اگر برای کالیبراسیون استاتیک استفاده شود,محدوده زاویه سوئیچ را می توان مطابق با الزامات کالیبراسیون به طور مناسب کاهش داد.بهکاهش هزینه های تجهیزات,چند تا سه محورنرخجدولها از چرخش نامحدود سه محور پشتیبانی می کنند,که می تواند به سناریوهای نیاز به شبیه سازی کامل حالت سازگار شود,مانند آزمایش شبیه سازی نیمه فیزیکی هواپیماها.

2محور تداخل و فضای نصب: هنگام انتخاب یکنرخجدول، توجه به شکل ساختاری آن (به عنوان مثال، یک U عمودی-اوه-O ساختار)بهجلوگیری از تداخل زاویه ای در طول اتصال چند محوری,که می تواند مانع از هدف شودنگرشدر عین حال,ابعاد نصب قطعه آزمایش را در نظر بگیرید.بهاطمینان از فضای نصب کافی براینرخجدول.به عنوان مثال، اگر قطعه آزمایش 400mm × 400mm × 400mm باشد,a را انتخاب کنیدنرخمیز با فضای نصب بار که کمتر از این اندازه نباشدبهاز محدود کردن دامنه زاویه سوئیچ پس از نصب اجتناب کنید.,دقت زاویه سوئیچ باید با الزامات آزمایش مطابقت داشته باشد.,که به طور معمول نیاز به دقت زاویه سوئیچ ≤ ± 0.001° دارندودقت تکرار پذیری ≤ ±0.0005°بهمطمئن شوید که دقیقنگرشموقعیت.

3- سناریوهای ویژه تطبیق: برای سناریوهای آزمایش که نیاز به چرخش مداوم طولانی مدت دارند (مانند آزمایش پایداری طولانی مدت ژایروسکوپ)، aنرخمیز که از چرخش مستمر 360 درجه پشتیبانی می کند وبرای سناریوهای کالیبری با دقت بالا,توجه باید به دقت چرخش دستگاه پرداخت شود.نرخجدول (معمولاً ±0.001°~±0.002°)بهاطمینان از دقت موقعیت زاویه سوئیچ.در عین حال،نرخجدول مجهز به یک رمزگذاری مطلق می تواند انتخاب شود,که نیاز به کالیبراسیون دوباره صفر کردن پس از قطع برق ندارد,در نتیجه بهره وری آزمایش بهبود می یابد.

V. انتخاب هماهنگ سه پارامتر اصلی: اجتناب از دام هاورسیدن به بهترین تطابق

نرخ زاویه ای، شتاب و محدوده زاویه سوئیچ انتخاب مستقل نیستند;هر سه باید به صورت هماهنگ هماهنگ شوند..علاوه بر این، ویژگی های دستگاه مورد آزمایش، سناریوی آزمایش و بودجه هزینهبایددر نظر گرفته شود تا از این خطاهای انتخاب رایج جلوگیری شود:

1.تصور غلط1: هرچه پارامترهای بالاتر باشد بهتر است. پارامترهای بیش از حد بالا می توانند هزینه تجهیزات را به طور قابل توجهی افزایش دهند.وبه عنوان مثال,آزمایشات عادی IMU صنعتی نیازی به یکنرخجدول با شتاب زاویه ای ≥2000°/s2 وسرعت زاویه ای≥400°/s.انتخاب تجهیزات متناسب با پارامترهای دستگاه مورد آزمایش کافی است.,در حالی که هزینه های خرید و نگهداری را کاهش می دهد.

2تصور غلط دوم: نادیده گرفتن عملکرد هماهنگی محور. برخی از انتخاب ها تنها بر پارامترهای یک محور تمرکز می کنند.,نادیده گرفتن هماهنگی عملکرد در طول اتصال چند محوری,که منجر به مشکلات مانند تداخل در حالت و کاهش دقت در طول آزمایش می شود.,درنرخیک محور جدولسرعت زاویه ایو شتاب ممکن است الزامات را برآورده کند,اما در طول اتصال چند محور,قاب بیرونیسرعت زاویه ایسرعت داخل قاب را محدود می کند.، درست کردنامکان کامل کردن شبیه سازی های پیچیده نگرش وجود ندارد.

3تصور غلط سوم: نادیده گرفتن الزامات محیط زیست و استاندارد در محیط های آزمایش خاص مانند دمای بالا، دمای پایین و خلاء,سه پارامتر اصلینرخجدول تحت تاثیر قرار خواهد گرفت..در هنگام انتخاب یکنرخجدول، لازم است که یک t اختصاصی را انتخاب کنیدنرخمیز مناسب برای محیط زیست,لازم است که به سختی از استانداردهای صنعت پیروی کنیم..به عنوان مثال، آزمایشات نظامی باید با استانداردهای مانند GJB 2884-97 و GJB 1801-93 مطابقت داشته باشند.بهاطمینان حاصل شود که داده های آزمایش مطابق و معتبر هستند.

4تصور غلط 4: نادیده گرفتن تاثیر تداخل محور متقابل. درجه ارتگونالیتی سه محورنرخجدول (حساسیت محور متقابل) بر دقت اندازه گیری سه پارامتر اصلی تاثیر می گذارد.در حالت ایده آل، سه محور باید کاملاً ارتگونال باشند.در انتخاب واقعی، باید به شاخص حساسیت در محور متقابل توجه شود (معمولا باید ≤1٪ باشد)بهجلوگیری از حرکت یک محور که با اندازه گیری پارامترهای محورهای دیگر تداخل داشته باشد.

خلاصه انتخاب و پیشنهادات عملی

اصول اساسی برای انتخاب یک جاثقیل سه محورینرخجدول عبارتند از "مورد تقاضا، تطابق پارامتر، و ملاحظه همبستگی". انتخاب سه پارامتر اصلینرخ زاویه ای، سرعت و دامنه زاویه سوئیچ باید بر اساس شاخص های عملکرد اصلی دستگاه مورد آزمایش و سناریوی آزمایش باشد..پیشنهادات عملی مشخصی در این مورد:

1.تحقیقات مقدماتی:شناسایی کنیدسرعت زاویه ای، شتاب و حالت کاری قطعه آزمایش،لیستسناریوهای آزمایش (استاتیک/دینامیک، نرمال/ افراطی، اتصال یک محور/بیشتر محور),تعیین فاکتور ایمنی و الزامات دقت,و بررسی استانداردهای مربوطه صنعتبهشرایط انطباق را مشخص کند.

2تطبیق پارامتر: بر اساس اصل "حداکثر پارامتر قطعه آزمایش × 1.2 ~ 1.5",محدوده سه پارامتر اصلی در ابتدا تعیین می شود.سپس، در ترکیب با جزئیات مانند دقت، سرعت پاسخ و ظرفیت بار،نرخمدل جدول که با الزامات مطابقت دارد انتخاب شده است.توجه ویژه ای به تفاوت پارامترهای قاب های داخلی، متوسط و خارجی پرداخت می شود تا اطمینان حاصل شودکهآنها با موقعیت نصب قطعه آزمایش مطابقت دارند.

3بررسی عملکرد: قبل از انتخاب، باید از سازنده خواسته شود که گزارش آزمایش پارامتر را ارائه دهد.بهبررسینرخدقت سرعت جدول، خطی بودن شتاب زاویه ای، دقت زاویه سوئیچ و سایر شاخص هاآزمایش در محل باید انجام شود اگرلازم است تا اطمینان حاصل شود که پارامترها با استانداردها مطابقت دارند.,عملکردنرخسیستم محرک میز، سیستم کنترل، حلقه های پرتاب رسانا و سایر اجزای آن باید بررسی شوند.بهتضمین عملکرد پایدار در دراز مدت.

4کنترل هزینه ها: تحت فرض برآورد الزامات تست,اولویت بندی انتخاب تجهیزات با پارامترهای تطابق و عملکرد پایدار برای جلوگیری از تعقیب کورکورانه پارامترهای بالاوهزینه های هدر رفتن؛ در عین حال,در نظر گرفتن هزینه های عملیات و نگهداری و هزینه های کالیبراسیون تجهیزات وتولید کنندگان را با خدمات پس از فروش خوب انتخاب کنید وکه مطابق با استانداردهای صنعت برای اطمینان از عملکرد طولانی مدت و قابل اعتماد تجهیزات باشد.

خلاصه,انتخاب یک حالت بی وقفه سه محورینرخجدول یک پروژه سیستماتیک است. تطابق نرخ زاویه ای، سرعت، و دامنه زاویه حرکت به طور مستقیم کارایی و دقت کار آزمایش را تعیین می کند. تنها با تمرکز بر نیازهای دستگاه مورد آزمایش، با پیروی از استانداردهای صنعت،و تعادل عملکرد و هزینهمی تونهمناسب ترین تجهیزات انتخاب شود,ارائه پشتیبانی قابل اعتماد برای تحقیق، توسعه، آزمایش و کالیبراسیون دستگاه های بی وقفه ای.