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惯导测试离不开检测仪器 离心机“大展身手”

作者:未知 发布于:2020-10-13 17:24 点击量:

  近日,在京沈高铁朝阳枢纽至顺义段施工现场,来自中铁第五勘察设计院集团有限公司和武汉大学的工程技术人员用一台北斗惯性组合导航铁路轨道几何状态测量仪,对上述路段双线合计49.6公里的有砟轨道进行了多回合精测任务。标志着北斗三号全球卫星导航系统正式应用于高铁建设领域。
 
  “北斗惯导小车”作用大
 
  北斗惯性组合导航铁路轨道几何状态测量仪俗称北斗惯导小车,与传统轨道精测手段相比,其测量效率提高了20倍以上。而近年来,全球范围的卫星导航与位置服务产业市场规模也在不断扩大。据了解,2019年全球市场规模达到3479亿美元,随着支持卫星导航的智能手机快速发展以及政府、商业、军事、工业领域对高精度卫星导航解决方案日益重视,全球卫星导航市场将会进一步增长,预计到2025年,规模达7300亿美元。
 
  据上海千实了解,北斗三号全面组网完成后,定位精度将达到2.5米,配合地基增强等系统将实现更高精度的定位。良好的定位效果将在行业应用中发挥重要作用,如汽车智联是北斗下游应用最大的市场,还有诸多专业级市场如精准农业,智慧城市,测绘等行业将大量应用北斗相关产品以满足更高精度的定位导航需求。
 
  惯导测试设备与检测仪器密不可分
 
  惯导测试设备和运动仿真试验设备都是以多轴运动为特征,因此简称为转台。惯导测试转台系统主要为惯性元件或导航系统的性能测试提供精确的空间坐标定位、精密的角速率以及角加速度测试基准;运动仿真转台一般又可分为飞行运动转台和目标运动仿真转台,主要用于提供逼真的载体姿态和对目标的跟踪运动模拟环境。
 
  惯性仪器是一种极其精密的仪器,它是指在惯性技术中以旋转质量惯性为其特征的陀螺仪和以平移或旋转质量惯性为其特征的加速度计。陀螺仪和加速度计都是惯性导航系统或惯性制导系统中不可缺少的核心测量仪器,惯性测量装置就是由它们组成的。其中,陀螺仪用来检测运载器在惯性空间中的角运动,加速度计用来检测运载器运动时的比力。惯导测试设备则是评价惯性仪器的工具。没有高精度的现代化测试设备,就不可能评定惯性仪器的实际工作性能并判定其是否能用,也不可能为改进设计以及误差补偿提供充分可靠的依据。
 
  其中,精密离心机是随着惯性技术、计算机技术、材料科学等高科技发展而出现的一类新型高精度惯导测试设备。主要用于标定和鉴定高灵敏度的惯导用加速度计。二十世纪以来,随着电子技术、复合材料的突破性进展,大大促进了高精度惯导用精密离心机的研制。
 
  国内外离心机发展现状
 
  国外在研制加速度计测试设备方面起步较早。美国和俄罗斯是惯性技术发展快、起步早的国家。从上世纪50年代起,这两个国家就开始了离心机的研制工作,目前已有多种型号问世。这两个国家的离心机水平代表了世界先进水平。俄罗斯离心机的研制工作开展也很早,研制单位主要有门捷列夫计量研究院和莫斯科“转子”科研生产联合体。俄罗斯研制的离心机主要分为兰类:一是产生常值加速度的离心机;二是既可产生常值加速度又可产生谐波加速度带有反转平台的离心机;三是主轴可倾斜的离心机。门捷列夫计量研究院拥有多项俄罗斯国家计量基准,如长度基准、质量基准和重力基准等,是俄罗斯在计量方面的权威机构。该研究院在惯导测试用转台和精密离心机方面的研究水平代表着俄罗斯在惯性技术测试领域的实际水平和能力。
 
  我国在研制惯导用精密离心机方面的起步较晚,与世界先进水平有一定的差距。从事惯导用精密离心机研制的单位主要有:哈尔滨工业大学、航天总公司北京自动化控制设备研究所、航空精密机械研究所和304所等。航天科工集团二院二部、航天科工集团三十三所和核工业部九院从俄罗斯引进了盘式精密离心机。
 
  我国在实现高动态条件下精确的角度测量与校准方面与国外有巨大的差距,未来需积极探索先进的动态角度测量工程实现方案与校准手段。此外,在大载荷、高动态条件下结构刚性的精确设计与实现方面与国外先进水平有较大差距,也需积极探索大尺寸结构的材料、设计、加工和装调的优化和实现方案。在包括可靠性、安全性、电磁兼容性等的综合性能方面也有差距,应积极探索影响因素的机理和改善制造技术基础能力。
 
  离心机的发展前景
 
  综上所述,国内离心机技术发展起步晚,很多生产技术都依赖于国外引进,发展速度非常缓慢。虽然近几年来国内随着国家政策的扶持,科研机构加快了离心机技术研发的脚步,但离心机企业本身对离心机技术的投入依然很少,离心机技术革新慢,国内外离心机技术的差距仍然很大。
 
  随着中国离心机品牌的雄起,代表离心机最好技术的企业,进入世界贸易的步伐不断加快,离心机的国际贸易趋势越来越急促,这源于我们对离心机技术的创新。专家预计,离心机将在未来五年内会有大变局,主要的变局不在技术上,而是市场规模,市场销售体制,管理制度等方面的整合。
 
  国外离心机市场的发展趋势是智能化,控制方便,解放操作人员的劳动力,同时有助于推动通过各种出口的营销传播策略和顾客栽培技术展台交流。在未来,国内企业也将尽早将新型的离心机设计理念投入生产,开发出更多新的离心机投放国际市场,从而真正解决大型企业的分离要求,提供有效的解决方案。同时会有很高的经济效益提升中国离心机领域的国际形象。

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