本文關(guān)鍵詞：量子質(zhì)量基準(zhǔn)精密運(yùn)動(dòng)定位裝置研制

  更多相關(guān)文章： 能量天平 運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu) 多剛體理論 誤差傳遞模型

【摘要】：質(zhì)量量子基準(zhǔn)研究被Nature雜志評(píng)選為2012年六大具有挑戰(zhàn)性科學(xué)難題之一。如何實(shí)現(xiàn)質(zhì)量基準(zhǔn)的量子化已成為目前國(guó)際計(jì)量學(xué)界亟待解決的科研難題和研究熱點(diǎn)。本文以能量天平精密定位機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象,對(duì)線圈系統(tǒng)精密定位指標(biāo)要求進(jìn)行分解,設(shè)計(jì)了激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈的精密定位裝置,建立了誤差傳遞模型,并對(duì)影響精密定位的誤差項(xiàng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,裝置滿足了能量天平互感測(cè)量對(duì)線圈系統(tǒng)精密定位要求。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)將能量天平合成不確定度指標(biāo)分解,確定線圈系統(tǒng)定位精度指標(biāo)�；谀芰刻炱交ジ袦y(cè)量對(duì)激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求,對(duì)質(zhì)量測(cè)量合成不確定度小于10-7技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分解,確定激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈機(jī)械定位精度要求。以定位精度指標(biāo)為依據(jù),設(shè)計(jì)了激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈的運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu),分析影響線圈系統(tǒng)精密定位的誤差源,并計(jì)算得到誤差量值。(2)基于定位精度要求設(shè)計(jì)激勵(lì)線圈機(jī)械結(jié)構(gòu),建立誤差傳遞模型。該運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)包括精密升降臺(tái)、精密導(dǎo)向部件、環(huán)形配重部件等。由于激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性對(duì)定位精度影響較大,仿真分析激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)頻響特性、靜態(tài)力形變和強(qiáng)度校核。為分析影響激勵(lì)線圈子系統(tǒng)定位精度的運(yùn)動(dòng)自由度,采用多剛體系統(tǒng)理論對(duì)激勵(lì)線圈子系統(tǒng)進(jìn)行拓?fù)浞治?建立了誤差傳遞模型,并計(jì)算得到激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)的合成誤差。(3)基于定位精度要求設(shè)計(jì)感應(yīng)線圈機(jī)械結(jié)構(gòu),建立誤差傳遞模型。該運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)包括精密調(diào)心臺(tái)、壓電陶瓷鎖定部件、砝碼交換部件等。為測(cè)量感應(yīng)線圈的五自由度姿態(tài),在垂直方向采用三路激光干涉儀測(cè)量z、Rx、Ry,水平方向采用三個(gè)電容傳感器測(cè)量x、y。采用多剛體系統(tǒng)理論對(duì)感應(yīng)線圈子系統(tǒng)進(jìn)行拓?fù)浞治?建立了誤差傳遞模型,并計(jì)算得到感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)的合成誤差。(4)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈定位機(jī)構(gòu)的性能。激勵(lì)線圈定位機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)包括:z向穩(wěn)定性、運(yùn)動(dòng)直線性、與鉛垂方向的平行性,將測(cè)量結(jié)果與理論誤差結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證激勵(lì)線圈定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性;感應(yīng)線圈定位機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)包括:z向穩(wěn)定性、z向相對(duì)鎖定、運(yùn)動(dòng)同軸度,將測(cè)量結(jié)果與計(jì)算誤差結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證感應(yīng)線圈定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性。綜上,本文設(shè)計(jì)了量子質(zhì)量基準(zhǔn)線圈系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)定位裝置,基于多剛體理論建立了激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈子系統(tǒng)的誤差傳遞模型,并對(duì)定位機(jī)構(gòu)的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:激勵(lì)線圈定位機(jī)構(gòu)x、y方向運(yùn)動(dòng)直線度分別為7.45μm和7.55μm;經(jīng)壓電陶瓷補(bǔ)償,感應(yīng)線圈和激勵(lì)線圈z向相對(duì)定位精度為10nm,運(yùn)動(dòng)同軸度為17.9μm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本機(jī)構(gòu)滿足了量子質(zhì)量基準(zhǔn)裝置對(duì)線圈系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)定位精度要求。
【關(guān)鍵詞】：能量天平 運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu) 多剛體理論 誤差傳遞模型
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH715.11;O413
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-12
• 1.2 量子質(zhì)量基準(zhǔn)研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析12-18
• 1.2.1 瓦特天平研究現(xiàn)狀及分析12-15
• 1.2.2 能量天平研究現(xiàn)狀及分析15-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 能量天平線圈運(yùn)動(dòng)定位裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 能量天平指標(biāo)分解及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-23
• 2.2.1 能量天平的整體指標(biāo)分析19-21
• 2.2.2 能量天平整機(jī)方案21-23
• 2.2.3 線圈組運(yùn)動(dòng)定位精度要求23
• 2.3 線圈的自由度測(cè)量方法23-29
• 2.3.1 激勵(lì)線圈自由度解算24-25
• 2.3.2 感應(yīng)線圈自由度解算25-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及誤差傳遞模型30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)30-37
• 3.2.1 激勵(lì)線圈子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真31-32
• 3.2.2 升降傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)32-33
• 3.2.3 激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)導(dǎo)向部件設(shè)計(jì)33-37
• 3.3 激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)誤差傳遞模型建立37-40
• 3.3.1 基于多剛體理論的激勵(lì)線圈子系統(tǒng)拓?fù)浣?/span>37-38
• 3.3.2 激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)誤差傳遞模型38-40
• 3.4 激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)誤差合成40-43
• 3.4.1 支撐底板誤差項(xiàng)分析40-41
• 3.4.2 導(dǎo)向柱誤差項(xiàng)分析41-42
• 3.4.3 激勵(lì)線圈誤差項(xiàng)分析42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第4章 感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和誤差傳遞模型45-55
• 4.1 引言45
• 4.2 感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)45-49
• 4.2.1 感應(yīng)線圈子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真46
• 4.2.2 砝碼交換部件設(shè)計(jì)46-47
• 4.2.3 感應(yīng)線圈懸桿部件設(shè)計(jì)47-49
• 4.3 感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)誤差傳遞模型建立49-52
• 4.3.1 基于多剛體理論的感應(yīng)線圈子系統(tǒng)拓?fù)浣?/span>50-51
• 4.3.2 感應(yīng)線圈系統(tǒng)誤差傳遞模型51-52
• 4.4 感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)誤差合成52-54
• 4.4.1 花崗巖支撐框架誤差項(xiàng)分析52-53
• 4.4.2 調(diào)心位移臺(tái)誤差項(xiàng)分析53
• 4.4.3 質(zhì)量比較器及上鉸鏈誤差項(xiàng)分析53
• 4.4.4 姿態(tài)調(diào)整裝置誤差項(xiàng)分析53-54
• 4.4.5 感應(yīng)線圈誤差項(xiàng)分析54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第5章 實(shí)驗(yàn)與分析55-72
• 5.1 引言55
• 5.2 運(yùn)動(dòng)定位機(jī)構(gòu)性能實(shí)驗(yàn)55-65
• 5.2.1 激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)直線度測(cè)量56-59
• 5.2.2 激勵(lì)線圈運(yùn)動(dòng)軸線與鉛垂方向的平行度實(shí)驗(yàn)59-62
• 5.2.3 激勵(lì)線圈與感應(yīng)線圈軸線同軸度測(cè)算62-65
• 5.3 線圈組Z向相對(duì)位移補(bǔ)償鎖定實(shí)驗(yàn)65-71
• 5.3.1 激勵(lì)線圈z向穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)65-67
• 5.3.2 感應(yīng)線圈z向穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)67-68
• 5.3.3 感應(yīng)線圈和激勵(lì)線圈z向相對(duì)位移鎖定實(shí)驗(yàn)68-71
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值對(duì)比71
• 5.5 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果76-78
• 致謝78-79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 嚴(yán)智文;PSD空間定位及抗干擾研究[D];南京理工大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：586530