慣導(dǎo)測試離不開檢測儀器 離心機“大展身手”

　　【儀表網(wǎng) 儀表深度】近日，在京沈高鐵朝陽樞紐至順義段施工現(xiàn)場，來自中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司和武漢大學的工程技術(shù)人員用一臺北斗慣性組合導(dǎo)航鐵路軌道幾何狀態(tài)測量儀，對上述路段雙線合計49.6公里的有砟軌道進行了多回合精測任務(wù)。標志著北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式應(yīng)用于高鐵建設(shè)領(lǐng)域。
 

　　“北斗慣導(dǎo)小車”作用大
 

　　北斗慣性組合導(dǎo)航鐵路軌道幾何狀態(tài)測量儀俗稱北斗慣導(dǎo)小車，與傳統(tǒng)軌道精測手段相比，其測量效率提高了20倍以上。而近年來，范圍的衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模也在不斷擴大。據(jù)了解，2019年市場規(guī)模達到3479億美元，隨著支持衛(wèi)星導(dǎo)航的智能手機快速發(fā)展以及政府、商業(yè)、軍事、工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω呔刃l(wèi)星導(dǎo)航解決方案日益重視，衛(wèi)星導(dǎo)航市場將會進一步增長，預(yù)計到2025年，規(guī)模達7300億美元。
 

　　據(jù)小編了解，北斗三號全面組網(wǎng)完成后，定位精度將達到2.5米，配合地基增強等系統(tǒng)將實現(xiàn)更高精度的定位。良好的定位效果將在行業(yè)應(yīng)用中發(fā)揮重要作用，如汽車智聯(lián)是北斗下游應(yīng)用大的市場，還有諸多專業(yè)級市場如精準農(nóng)業(yè)，智慧城市，測繪等行業(yè)將大量應(yīng)用北斗相關(guān)產(chǎn)品以滿足更高精度的定位導(dǎo)航需求。
 

　　慣導(dǎo)測試設(shè)備與檢測儀器密不可分
 

　　慣導(dǎo)測試設(shè)備和運動仿真試驗設(shè)備都是以多軸運動為特征，因此簡稱為轉(zhuǎn)臺。慣導(dǎo)測試轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)主要為慣性元件或?qū)Ш较到y(tǒng)的性能測試提供精確的空間坐標定位、精密的角速率以及角加速度測試基準；運動仿真轉(zhuǎn)臺一般又可分為飛行運動轉(zhuǎn)臺和目標運動仿真轉(zhuǎn)臺，主要用于提供逼真的載體姿態(tài)和對目標的跟蹤運動模擬環(huán)境。
 

　　慣性儀器是一種極其精密的儀器，它是指在慣性技術(shù)中以旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性為其特征的陀螺儀和以平移或旋轉(zhuǎn)質(zhì)量慣性為其特征的加速度計。陀螺儀和加速度計都是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或慣性制導(dǎo)系統(tǒng)中不可缺少的核心測量儀器，慣性測量裝置就是由它們組成的。其中，陀螺儀用來檢測運載器在慣性空間中的角運動，加速度計用來檢測運載器運動時的比力。慣導(dǎo)測試設(shè)備則是評價慣性儀器的工具。沒有高精度的現(xiàn)代化測試設(shè)備，就不可能評定慣性儀器的實際工作性能并判定其是否能用，也不可能為改進設(shè)計以及誤差補償提供充分可靠的依據(jù)。
 

　　其中，精密離心機是隨著慣性技術(shù)、計算機技術(shù)、材料科學等高科技發(fā)展而出現(xiàn)的一類新型高精度慣導(dǎo)測試設(shè)備。主要用于標定和鑒定高靈敏度的慣導(dǎo)用加速度計。二十世紀以來，隨著電子技術(shù)、復(fù)合材料的突破性進展，大大促進了高精度慣導(dǎo)用精密離心機的研制。
 

　　國內(nèi)外離心機發(fā)展現(xiàn)狀
 

　　國外在研制加速度計測試設(shè)備方面起步較早。美國和俄羅斯是慣性技術(shù)發(fā)展快、起步早的國家。從上世紀50年代起，這兩個國家就開始了離心機的研制工作，目前已有多種型號問世。這兩個國家的離心機水平代表了水平。俄羅斯離心機的研制工作開展也很早，研制單位主要有門捷列夫計量研究院和莫斯科“轉(zhuǎn)子”科研生產(chǎn)聯(lián)合體。俄羅斯研制的離心機主要分為蘭類：一是產(chǎn)生常值加速度的離心機；二是既可產(chǎn)生常值加速度又可產(chǎn)生諧波加速度帶有反轉(zhuǎn)平臺的離心機；三是主軸可傾斜的離心機。門捷列夫計量研究院擁有多項俄羅斯國家計量基準，如長度基準、質(zhì)量基準和重力基準等，是俄羅斯在計量方面的機構(gòu)。該研究院在慣導(dǎo)測試用轉(zhuǎn)臺和精密離心機方面的研究水平代表著俄羅斯在慣性技術(shù)測試領(lǐng)域的實際水平和能力。
 

　　我國在研制慣導(dǎo)用精密離心機方面的起步較晚，與水平有一定的差距。從事慣導(dǎo)用精密離心機研制的單位主要有：哈爾濱工業(yè)大學、航天總公司北京自動化控制設(shè)備研究所、航空精密機械研究所和304所等。航天科工集團二院二部、航天科工集團三十三所和核工業(yè)部九院從俄羅斯引進了盤式精密離心機。
 

　　我國在實現(xiàn)高動態(tài)條件下精確的角度測量與校準方面與國外有巨大的差距，未來需積極探索先進的動態(tài)角度測量工程實現(xiàn)方案與校準手段。此外，在大載荷、高動態(tài)條件下結(jié)構(gòu)剛性的精確設(shè)計與實現(xiàn)方面與國外先進水平有較大差距，也需積極探索大尺寸結(jié)構(gòu)的材料、設(shè)計、加工和裝調(diào)的優(yōu)化和實現(xiàn)方案。在包括可靠性、安全性、電磁兼容性等的綜合性能方面也有差距，應(yīng)積極探索影響因素的機理和改善制造技術(shù)基礎(chǔ)能力。
 

　　離心機的發(fā)展前景
 

　　綜上所述，國內(nèi)離心機技術(shù)發(fā)展起步晚，很多生產(chǎn)技術(shù)都依賴于國外引進，發(fā)展速度非常緩慢。雖然近幾年來國內(nèi)隨著國家政策的扶持，科研機構(gòu)加快了離心機技術(shù)研發(fā)的腳步，但離心機企業(yè)本身對離心機技術(shù)的投入依然很少，離心機技術(shù)革新慢，國內(nèi)外離心機技術(shù)的差距仍然很大。
 

　　隨著中國離心機品牌的雄起，代表離心機好技術(shù)的企業(yè)，進入世界貿(mào)易的步伐不斷加快，離心機的貿(mào)易趨勢越來越急促，這源于我們對離心機技術(shù)的創(chuàng)新。專家預(yù)計，離心機將在未來五年內(nèi)會有大變局，主要的變局不在技術(shù)上，而是市場規(guī)模，市場銷售體制，管理制度等方面的整合。
 

　　國外離心機市場的發(fā)展趨勢是智能化，控制方便，解放操作人員的勞動力，同時有助于推動通過各種出口的營銷傳播策略和顧客栽培技術(shù)展臺交流。在未來，國內(nèi)企業(yè)也將盡早將新型的離心機設(shè)計理念投入生產(chǎn)，開發(fā)出更多新的離心機投放市場，從而真正解決大型企業(yè)的分離要求，提供有效的解決方案。同時會有很高的經(jīng)濟效益提升中國離心機領(lǐng)域的形象。