高精度质心测量系统设计与分析

李楠,骆旭,王丽,赵静

(航空工业北京长城计量测试技术研究所,北京100095)

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质心是物体质量中心的简称,指物质系统上被认为质量集中于此的一个假想点。质心位置参数直接影响着精准打击、机动性能和姿态控制等武器装备的核心问题。其测量分析是武器装备设计、研制、试验、生产的重要内容[1-2]。

目前国内外主流的质心测量方法有多点称重法和不平衡力矩法[3]。

多点称重法是国内最常见的测量方法。质心测量设备一般是用3个或者多个传感器共同支承测量台。通过传感器相对测量台中心求矩计算质心位置,这种方法主要依赖于标校体标定出传感器坐标位置,但标校体的质心位置是假设其材料密度绝对均匀的理论值,质心位置对材料均匀性的依赖性大,且准确度无法再向上溯源[4-5]。

不平衡力矩法测量设备的内部有一个枢轴,枢轴与测量台有一个连接点,若被测件质心相对于连接点存在一定偏移,则会对平台产生一个不平衡力矩,其值为质心偏矩力臂长度与被测件所受重力的乘积。被测件所受重力易于获得,且可通过力矩传感器获得不平衡力矩,进而换算出质心偏矩。美国Space Electronics公司(现为Raptor Scientific)研发的SE系列和KSR系列均以此为基础进行制造,主要适用于航空航天领域对高精度质心参数测量有需求的回转体[6-7]。

目前各武器装备中生产研制单位质心测量仪众多,在使用中缺少科学的校准方法,同时缺少更高准确的校准装置。

本文介绍了一种基于质量反应法的高精度二维质心测量装置。……