基于双测头的动压马达气膜刚度测量技术研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于双测头的动压马达气膜刚度测量技术研究硕士研究生：刘胜春指导教师：单明广副教授学科、专业：光学工程论文主审人：钟志副教授哈尔滨工程大学2013年3月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于双测头的动压马达气膜刚度测量技术研究硕士研究生：刘胜春指导教师：单明广副教授学位级别：工学硕士学科、专业：光学工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2013年3月4日论文答辩日期：2013年3月16日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.E

2、ngResearchongas-filmrigiditymeasurementofdynamicpressuremotorwithdual-probeCandidate:LiuShengchunSupervisor:AssociateProf.ShanMingguangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:OpticalEngineeringDateofSubmission:Mar4,2013DateofOralExamination:Mar16,2013University:HarbinEngineeri

3、ngUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或

4、机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于双测头的动压马达气膜刚度测量技术研究摘要动压马达作为陀螺仪中最基本和最重要的元件之一，已被广泛的应用于航空、航天和国防领域，动压马达在各

5、种惯性系统中也起到了非常重要的作用。动压马达的气膜刚度决定了马达的负载能力和工作性能，对陀螺仪的稳定性和运行精度会产生直接影响，因此气膜刚度是动压马达的重要性能指标，对气膜刚度的测量是动压马达质量评测中的重要环节。目前存在的测量方法种类繁多，其测量原理也不尽相同，但是随着高新技术的发展，人们更注重于寻求测量效率高和准确度高的测量方法。本文的具体研究内容和工作如下：首先，分析了动压马达气膜刚度的测量原理，比较了各种测量方法的优缺点，根据课题需要选择了两位法测量；针对目前单测头测量装置的不足，提出了双测头测量方法，即采用电容传感器测量马达的径向刚度、采用三角光传感器测量马达的轴向

6、刚度。重点分析了对系统测量结果造成偏差的四种影响因素：测量装置的刚度、转台的回转误差、马达定位误差以及三角光传感器与马达相对位置定位误差，并且依据误差分析结果提出了相应部件的设计要求。其次，完成了信号数据处理算法的设计和人机界面的设计，实现了动压马达气膜刚度智能化测量功能。通过对位移信号数据的频谱分析，利用低通滤波器消除信号中的高频干扰成分。比较了多种模拟滤波器的特性，根据双线性变换，设计了二阶巴特沃斯低通滤波器。采用格拉布斯准则对数据中的异常值进行了处理。并利用多线程机制实现了位移信号的循环测量。再次，搭建了动压马达气膜刚度测量的实验平台，验证了巴特沃斯滤波效果，并分析了各

7、种因素对测量结果的影响以及进行了动压马达气膜刚度测量实验。实验结果表明，该系统的径向和轴向位移测量重复性精度均优于0.04μm，不确定度分别为0.004μm和0.015μm，实现了动压马达气膜刚度的高精度测量。最后，总结了全文，并探讨了论文今后需要进一步研究的几个方面。关键词：动压马达；气膜刚度；双测头；数字滤波器基于双测头的动压马达气膜刚度测量技术研究ABSTRACTAsthemostbasicandimportantcomponentofthegyroscope,dynamicpressuremot