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转动惯量测量系统的设计与研制

张宗媛  
【摘要】: 在精密仪器、工程机械、武器系统、航空航天等领域,转动惯量是影响零部件和系统工作特性的重要参数。在机械行业中,有许多做定轴转动零部件需要对其转动惯量进行测定,以确定其工作性能和特性。因此,进行转动惯量测量系统的研制具有十分重要的意义。 本论文提出了一种基于最小条件系统识别理论的转动惯量测量方法,应用弹簧扭摆装置产生振动信号,通过最小条件法对振动信号的固有频率进行检测。以虚拟仪器技术为基础,应用LabVIEW软件实现转动惯量测量系统的设计。系统测试时将被测工件安装在定轴测试系统上,采用加速度传感器检测系统的自由摆动信号,通过信号调理模块处理,经USB2821AD采集卡采集到计算机,应用LabVIEW软件形成转动惯量检测软件系统,分析并处理采集到计算机内的数据,计算被测工件的固有频率,并依此计算工件的转动惯量。设计完成了一套完整的转动惯量测量系统。 论文以设计和实现转动惯量测量系统为目标,主要研究内容包括:1.分析扭摆法测量物体转动惯量的原理及数学模型;2.转动惯量测量系统的机械机构的设计;3.转动惯量测量系统电测电路部分设计;4.转动惯量测量系统软件编程;5.实验测试及实验结果分析。 在完成整体设计后,进行大量的的测试实验,可以得出结论:本转动惯量测量系统测量精度较高,速度快,稳定性好,操作简单,可以广泛适用于航天、航空、兵器、机械、轻工、以及生物力学等科研、生产领域。


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