本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種能量天平懸掛組件的空氣阻尼定位系統(tǒng)，其與能量天平懸掛組件相連接，所述空氣阻尼定位系統(tǒng)包括底座(1)，與所述懸掛組件固定連接的十字葉片(3)，以及可調(diào)直角葉片組，所述可調(diào)直角葉片組通過葉片組固定部件與底座(1)相連，所述可調(diào)直角葉片組包括至少一對可調(diào)直角葉片(2)，所述一對可調(diào)直角葉片(2)設(shè)置在所述十字葉片(3)的任一個直角面內(nèi)，且該對可調(diào)直角葉片(2)分別與該直角面互相平行。本發(fā)明專利技術(shù)的定位系統(tǒng)能使能量天平基本保持靜態(tài)，減少測量誤差。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及精密定位及測量領(lǐng)域內(nèi)的能量天平的定位系統(tǒng)，具體而言，本專利技術(shù)涉及能量天平懸掛組件的空氣阻尼式定位系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
建立量子質(zhì)量基準(zhǔn)的工作在國際上已經(jīng)探討了多年，目前獲得較大成效的方案是“功率天平方案”，其主要在英、加拿大、美、瑞士、法等國家以及國際計量局(BIPM)等單位進(jìn)行。此種方案的主要思路是先用目前由實物基準(zhǔn)(千克原器)來反復(fù)實現(xiàn)和保存的千克單位量值和已建成的電學(xué)量子基準(zhǔn)盡可能準(zhǔn)確地測量得到普朗克常數(shù)h。當(dāng)各個國家實驗室測量得到的數(shù)值在誤差范圍內(nèi)相互吻合時，再由國際計量大會做出決議，把普朗克常數(shù)h定義為無誤差常數(shù)。這樣就可以反過來用普朗克常數(shù)h導(dǎo)出千克單位的量值，也就是我們希望得到的質(zhì)量量子基準(zhǔn)?！肮β侍炱健?國外一般稱為“Watt balance”)方案最早是由英國國家物理實驗室(National Physical Laboratory, NPL)的 B. P. Kibble 博士提出，基本思路是把通以電流的載流線圈掛在天平上，同時將該載流線圈置于磁場中。由于載流線圈上受到的洛倫茲力與天平平衡時砝碼上的重力相等，可通過電磁量導(dǎo)出砝碼質(zhì)量的量值，即通過天平把電功率與機(jī)械功率聯(lián)系起來，并經(jīng)過一系列的變換導(dǎo)出質(zhì)量基準(zhǔn)。但是，近些年來，國外“功率天平”方案的進(jìn)展趨緩，遇到的最主要困難來自其動態(tài)測量過程，即必須在線圈的移動過程中對速度和感應(yīng)電動勢進(jìn)行測量。同靜態(tài)測量相比，動態(tài)測量過程中包含了更多不可控因素，其測量準(zhǔn)確度難以進(jìn)一步提高。針對國外研究的現(xiàn)狀，我國提出了“能量天平”的新方案。實驗系統(tǒng)主體為一架特制的精密天平，通過天平實現(xiàn)機(jī)械能量差與磁能量差的平衡。天平一端懸掛“可動線圈”，“可動線圈”所需磁場則由一組固定于地基上的“激勵線圈”所產(chǎn)生。這樣，作用在“可動線圈”上的力實際上就是“可動線圈”和“激勵線圈”組之間的作用力。實驗分兩個過程，即稱重過程和測量互感過程，這兩個過程都在天平靜態(tài)下進(jìn)行測量，天平懸掛組合，也稱為懸掛組件，通常包括天平邊刀、十字鉸鏈、與鉸鏈固定的環(huán)形可動線圈及十字鉸鏈下方連有的支架，該懸掛組件只在豎直方向(z方向)受限制，其他自由度不受限制，在工作過程中會產(chǎn)生單擺或錐擺運(yùn)動，以及圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，無法實現(xiàn)理想靜態(tài)測量，尤其是測量互感過程需要測量天平懸掛組合不同z向位置的互感，互感對位置的變化非常敏感，因此對懸掛組件進(jìn)行快速、有效、精密定位是提高實驗準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有的能量天平的懸掛組件在工作時易發(fā)生單擺、錐擺及繞中心軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，難以保持靜態(tài)，從而影響了靜態(tài)測量的準(zhǔn)確性的問題，本專利技術(shù)提供了一種能量天平懸掛組件的空氣阻尼定位系統(tǒng)，其采用氣隙可調(diào)式空氣阻尼定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括十字葉片及至少兩組可調(diào)直角葉片組，通過將十字葉片固定在能量天平十字鉸鏈下方支架中央，與固定在底座上的可調(diào)直角葉片構(gòu)成氣隙可調(diào)式空氣阻尼系統(tǒng)，實現(xiàn)對能量天平懸掛組件的被動定位控制，減少由能量天平的單擺、錐擺及繞中心軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動造成的誤差，適用于需要精密定位天平懸掛位置以及進(jìn)行天平質(zhì)量比較等
本專利技術(shù)所提供的一種能量天平懸掛組件的空氣阻尼定位系統(tǒng)，其與能量天平懸掛組件相連接，所述空氣阻尼定位系統(tǒng)包括底座1，所述定位系統(tǒng)的特征在于所述定位系統(tǒng)包括與所述懸掛組件固定連接的十字葉片3，以及可調(diào)直角葉片組，所述可調(diào)直角葉片組通過葉片組固定部件與底座I相連，所述可調(diào)直角葉片組包括至少一對可調(diào)直角葉片2，所述一對可調(diào)直角葉片2設(shè)置在所述十字葉片3的任一個直角面內(nèi)，且該對可調(diào)直角葉片2分別與該直角面互相平行。所述可調(diào)直角葉片組包括兩對可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’，所述兩對可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’平行設(shè)置在所述十字葉片3的相對的兩個直角面內(nèi)，即沿十字葉片3對角線方向設(shè)置，所述兩對可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’通過葉片組固定部件與所述底座I固定；所述十字葉片3相交中心軸線頂端與懸掛組件的十字鉸鏈下方的支架中央固定連接并與該十字鉸鏈同軸線。所述葉片組固定部件包括二維移動臺4、二維移動臺4’與連接梁4”，所述二維移動臺4與二維移動臺4’都包括二維移動臺面，所述連接梁4”的兩端分別固定在各二維移動臺面上表面；所述可調(diào)直角葉片2與所述可調(diào)直角葉片2’通過所述連接梁4”與所述底座I相連接，即可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’下端面與所述連接梁4”的上表面固定連接。所述二維移動臺4與二維移動臺4’與底座I固定，所采用的二維移動臺是本領(lǐng)域內(nèi)常用的具有移動功能的二維臺，該二維移動臺4與二維移動臺4’內(nèi)設(shè)置導(dǎo)軌使其臺面沿平行于底座I面上的x，y方向移動，固定在二維移動臺4與二維移動臺4’臺面上的所述連接梁4”與所述可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’隨著所述二維移動臺4與二維移動臺4’的臺面移動。所述十字葉片3由四片葉片組成，各對可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’中單片葉片的面積大于所述十字葉片3單片葉片的面積。各對可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’與所述同其平行的十字葉片3直角面之間的間隙范圍是I 5mm。所述十字葉片3的材質(zhì)為膨脹系數(shù)小于5 X 10_5的非金屬材料，所述可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’的材質(zhì)為非金屬材料。能量天平稱量破碼的質(zhì)量范圍為IOOg 1000g。具體而言，本專利技術(shù)的工作原理如下能量天平的懸掛組件在工作時易發(fā)生單擺、錐擺及繞中心軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，難以保持靜態(tài)，從而影響了靜態(tài)測量的準(zhǔn)確性的問題，為了實現(xiàn)天平懸掛組件快速定位，同時不改變懸掛組件的原始位置，本專利技術(shù)采用固定在懸掛組件上的一個十字葉片及固定在底座上的至少兩組可調(diào)直角葉片實現(xiàn)能量天平懸掛組件的被動定位控制，當(dāng)天平懸掛組件發(fā)生上述運(yùn)動時，可調(diào)直角葉片與十字葉片間的空氣阻尼力反作用于與懸掛組件固定的十字葉片上，從而抑制天平懸掛組件運(yùn)動，使其趨于靜態(tài)。通過調(diào)節(jié)直角葉片與十字葉片的間隙，實現(xiàn)空氣阻尼力的大小調(diào)節(jié)，可快速、有效控制天平懸掛組件在工作時產(chǎn)生的單擺、錐擺以及繞中心軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。綜上所述，本專利技術(shù)所提供的一種能量天平懸掛組件的空氣阻尼定位系統(tǒng)，其采用氣隙可調(diào)式空氣阻尼定位系統(tǒng)，能使能量天平基本保持靜態(tài)，減少測量誤差，可用于需要精密定位天平懸掛位置以及進(jìn)行天平質(zhì)量比較等
附圖說明圖1是本專利技術(shù)的能量天平懸掛組件的氣隙可調(diào)式空氣阻尼定位系統(tǒng)的實施例1的示意圖。附圖標(biāo)記說明1-底座；2、2’ -可調(diào)直角葉片；3-十字葉片；4，4’ - 二維移動臺；4”_連接梁。具體實施例方式下面結(jié)合實施例，進(jìn)一步說明本專利技術(shù)。如圖1所示，本專利技術(shù)所提供的一種能量天平懸掛組件的氣隙可調(diào)式空氣阻尼定位系統(tǒng)包括天平懸掛組件，與懸掛組件固定的十字葉片3，以及與底座I固定的可調(diào)直角葉片組三部分。實施例1一種能量天平懸掛組件的氣隙可調(diào)式空氣阻尼定位系統(tǒng)，其與能量天平懸掛組件相連接，所述空氣阻尼定位系統(tǒng)包括底座1，所述定位系統(tǒng)的特征在于所述定位系統(tǒng)包括與所述懸掛組件固定連接的十字葉片3，以及可調(diào)直角葉片組，所述可調(diào)直角葉片組通過葉片組固定部件與底座I相連，所述可調(diào)直角葉片組包括至少一對可調(diào)直角葉片2，所述一對可調(diào)直角葉片2設(shè)置在所述十字葉片3的任一個直角面內(nèi)，且該對可調(diào)直角葉片2分別與該直角面互相平行。所述可調(diào)直角葉片組包括兩對可調(diào)直角葉片2與可調(diào)直角葉片2’，所述本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種能量天平懸掛組件的空氣阻尼定位系統(tǒng)，其與能量天平懸掛組件相連接，所述空氣阻尼定位系統(tǒng)包括底座(1)，所述定位系統(tǒng)的特征在于：所述定位系統(tǒng)包括與所述懸掛組件固定連接的十字葉片(3)，以及可調(diào)直角葉片組，所述可調(diào)直角葉片組通過葉片組固定部件與底座(1)相連，所述可調(diào)直角葉片組包括至少一對可調(diào)直角葉片(2)，所述一對可調(diào)直角葉片(2)設(shè)置在所述十字葉片(3)的任一個直角面內(nèi)，且該對可調(diào)直角葉片(2)分別與該直角面互相平行。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種能量天平懸掛組件的空氣阻尼定位系統(tǒng)，其與能量天平懸掛組件相連接，所述空氣阻尼定位系統(tǒng)包括底座(I)，所述定位系統(tǒng)的特征在于 所述定位系統(tǒng)包括與所述懸掛組件固定連接的十字葉片(3)，以及可調(diào)直角葉片組，所述可調(diào)直角葉片組通過葉片組固定部件與底座(I)相連，所述可調(diào)直角葉片組包括至少ー對可調(diào)直角葉片(2)，所述ー對可調(diào)直角葉片(2)設(shè)置在所述十字葉片(3)的任ー個直角面內(nèi)，且該對可調(diào)直角葉片(2)分別與該直角面互相平行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種能量天平懸掛組件的空氣阻尼定位系統(tǒng)，其特征在于 所述可調(diào)直角葉片組包括兩對可調(diào)直角葉片(2，2’)，所述兩對可調(diào)直角葉片(2，2’ )平行設(shè)置在所述十字葉片(3)的相対的兩個直角面內(nèi)，所述每對可調(diào)直角葉片(2，2’)通過葉片組固定部件與所述底座(I)固定； 所述十字葉片(3)相交中心軸線頂端與懸掛組件的十字鉸鏈下方的支架中央固定連接并與該十字鉸鏈同軸線。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的ー種能量天平懸掛組件的空氣阻尼定位系統(tǒng)，其特征在于 所述葉片組固定部件包括ニ維移動臺(4，4’)與連接梁(4”)，所述ニ維移動臺(4，4’)包括ニ維移動臺面，所述連接梁(4”)的兩端分別固定在各ニ維移動臺面上表面；所述各對可調(diào)直角葉片(2，2’)通過所述連接梁(4”)與所述底...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯云峰，賀青，張鐘華，李正坤，趙建亭，韓冰，胡鵬程，楊宏興，
申請(專利權(quán))人：中國計量科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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