位标器陀螺转子动平衡检测仪的研制

　　位标器陀螺是红外制导武器进行目标跟踪的关键部件,他的功能是利用陀螺的定轴性和进动性来稳定和控制导弹的导向光学系统。由于位标器制造和装调的误差,导致其质心不在旋转轴上,使转子在运动过程中产生振动和绕动(强迫章动),影响整弹的实测性能以及轴承寿命和零件连接的可靠性。为此,必须测量位标器陀螺转子的不平衡量,从而对其进行调整。

　　由于红外制导武器位标器的结构特点,普通动平衡机只能检测其振动,这使得位标器的调整非常麻烦。本系统根据位标器光学系统的结构特点,采用相应的光学方法在检测振动的同时测量位标器的绕动,能显著提高位标器调整的效率和精度。目前国内还是一个空白。

　　1　系统布局

　　该测试系统由红外目标模拟系统、绕动测量系统和振动测量系统3部分组成,他们都设置在防振平台上,以避免位标器运行时其自身的振动和操作人员等外部因素引起的振动对测量产生影响。

　　2　红外目标模拟系统

　　目标模拟系统为系统提供可调红外目标源,其组成如图1所示。黑体安装在导轨上,可前后移动,光栏盘上设置几个尺寸不同的小孔可人工切换;电控二维转台可水平、俯仰方向上做±5°范围内做任意角度的摆动。此光学系统全部由反射镜组成,光谱范围达4～12μm,输出高质量红外平行光模拟不同大小、距离及辐射特性的目标红外辐射,能适应各种红外导引头位标器检测与调整的需要。

　　3　绕动测量系统

　　绕动测量及显示系统的基本原理如图2所示。高稳定单频激光束通过高速旋转的待测陀螺转子反射至多光束干涉系统,通过多光束干涉系统在较长的距离处聚焦成很小的光点。当待测陀螺转子方位角发生绕动变化时,反射光方向将发生变化,从而聚焦光点的位置随之发生变化。二维PSD探测器接收到这种变化后将电信号输入信号处理系统,检测出这种变化就可以推算出绕动方位角的变化。

　　3.1　单频激光器

　　采用单管高功率二极管激光器,激光波长0.98μm,额定输出功率5 mW,激光线宽≤0.3 nm。

　　3.2　光束干涉聚焦系统

　　平行平板多光束干涉透射(图3)光强度分布为:

　　用扩展光源照射板时,可以在L的焦面上观察到一个条纹系。这些条纹是圆形的,条纹的锐度取决于参数F值,因而也取决于反射率R。精细度系数F值增大,条纹变得越来越锐。根据定义,条纹的半宽度为对应于极大强度之半的条纹宽度。条纹位相差半宽度:

　　当F很大时,透射条纹由黑暗背景上的非常窄的亮条纹组成。