一种适用于极低温环境的力矩器稳定化处理方法与流程

1.本发明属于加速度计技术领域，具体涉及一种适用于极低温环境的加速度计力矩器稳定化处理的方法。


背景技术：

2.石英挠性加速度计(简称加速度计)作为惯性测量的重要仪表，具有精度高、长期稳定性高、可靠性高的优点，已在航天、航空、航海和石油等众多领域得到了广泛的应用。
3.加速度计普遍工作在-45℃～80℃，随着应用环境的不断扩展，出现了-60～甚至-120℃的极低温应用需求。力矩器经过现有稳定化处理后装配的加速度计，使用环境经过极低温时，退磁场影响增强，导致经过极低温贮存后出现加速度计标度因数变化极大的现象(标度因数变化达到103～104ppm以上)，导航精度严重降低，不满足使用需求。经过试验验证，导致加速度计精度降低的主要原因是随着工作温度降低，加速度计力矩器中退磁场增强，气隙磁通发生不可逆损失，使得加速度计标度因数稳定性发生变化，影响系统使用精度。因此，需要对加速度计力矩器优化改进，保证其在极低温条件下稳定工作。


技术实现要素：

4.本发明目的是针对现有技术缺陷，提供一种适用于极低温环境的加速度计力矩器稳定化处理方法，加速不可逆退磁，使得力矩器气隙磁性能快速进入稳定期，使得在极低温环境下加速度计标度因数稳定性满足系统使用需求。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种适用于极低温环境的力矩器稳定化处理方法，包括如下步骤：
6.s1、将力矩器装入装夹工装，整体装入真空包装袋抽真空；
7.s2、将装夹力矩器的密封包装放入温箱，以预设升温速率在-40℃～120℃范围内进行温度循环处理；
8.s3、将装夹力矩器的密封包装放入低温温箱，以预设升温速率在-120℃～30℃范围内进行温度循环处理；
9.s4、将装夹力矩器的密封包装放入温箱，在预设温度下保温处理后取出。
10.进一步的，所述步骤s2中预设升温速率为3℃/分钟～15℃/分钟，所述温度循环过程中在-40℃、120℃分别保温1小时～3小时，所述循环次数为8次～12次。
11.进一步的，所述步骤s3中预设升温速率为3℃/分钟～15℃/分钟，所述温度循环过程中在低温-120℃保温8～16小时、常温30℃保温1小时～3小时，所述循环次数为4次～8次。
12.进一步的，所述步骤s4预设温度为90℃～120℃，保温时长为20小时～50小时。
13.进一步的，所述步骤s1中装夹工装包括底座和防护盖板，所述底座分布若干沉孔，沉孔孔径与深度与力矩器匹配，且沉孔底部开有矩形通槽；所述底座四周有围挡，底座装入力矩器后装入防护盖板。
14.进一步的，所述步骤s1具体包括如下步骤：
15.s1.1将力矩器放置于底座沉孔中，磁钢研磨面朝上，且下力矩器接线柱放置在沉孔矩形通槽中；
16.s1.2将防护盖板覆盖在力矩器上表面上，使防护盖板可靠贴合力矩器顶部；
17.s1.3工装整体装入真空包装袋进行抽真空，使得力矩器密封包装。
18.进一步的，所述沉孔深度小于力矩器厚度；所述矩形通槽深度大于力矩器接线柱高度，矩形通槽宽度大于力矩器接线柱灌胶孔直径；所述防护盖板厚度小于底座围挡高度。
19.进一步的，所述底座为金属材质或其他可抵抗低温变形的材质；所述防护盖板为聚四氟乙烯或其他可抵抗高低温且不划伤力矩器表面的材质。
20.本发明的有益效果：
21.本发明提供了一种适用于极低温环境的力矩器稳定化处理方法，通过常温环境和极低温环境的温度循环处理，加速了力矩器磁性能的稳定，使得加速度计快速进入稳定期，满足了极低温环境加速度计标度因数的长期稳定性。
22.本发明设计了专用工装装夹力矩器，便于力矩器批量化稳定处理。
附图说明
23.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明具体实施例提供的工装底座主视图；
25.图2为本发明具体实施例提供的工装底座剖视图；
26.图3为本发明具体实施例提供的工装装配图；
27.附图中包括以下附图标记：
28.1-底座，2-防护盖板，3-沉孔，4-力矩器。
具体实施方式
29.下面结合附图，通过实施方式详细描述本发明的技术方案。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
31.加速度计力矩器采用永磁动圈式对顶结构，两个磁路相互独立形成推挽结构，力矩器作为敏感结构的驱动装置，主要由激励环、磁钢、磁极片等组成，当经过低温时，退磁场影响增强，使得力矩器气隙磁性能退化。力矩器为圆盘形结构，包括上力矩器、下力矩器，下力矩器底部设置接线柱。
32.为了便于力矩器稳定化处理方法的实现，本发明设计了一种力矩器装夹工装，如图1～3所示，装夹工装包括底座1和防护盖板2，底座1为带沉孔3的方形板式结构。
33.底座1分布多个沉孔3，沉孔数量保证既便于转运又保证生产效率；沉孔3孔径与深度可以设计成不同尺寸，满足多种规格力矩器测试需要；沉孔孔径与力矩器外圆匹配；沉孔
深度略小于力矩器厚度，当放入力矩器后，孔外的暴露部分其长度便于手工拾取；沉孔底部开有矩形通槽，通槽深度超过力矩器接线柱高度，通槽宽度超过力矩器接线柱灌胶孔直径，使得力矩器接线柱可完全放入矩形通槽中。
34.底座1四边设置围挡，底座为金属材质或其他可抵抗低温变形的材质加工而成。
35.防护盖板2为方形片状结构，在力矩器放入底座1沉孔后盖住底座顶部，其形状与底座围挡形成的方形区域相适应，其厚度小于底座方形围挡高度；防护盖板2材质为聚四氟乙烯或其他可抵抗高低温且不划伤力矩器表面的材质。
36.上述底座1装入力矩器4后装入防护盖板2，之后整体装入真空包装袋进行抽真空，实现产品密封包装。
37.本发明提供的一种适用于极低温环境的力矩器稳定化处理方法，通过以下步骤实现：
38.第一步、将力矩器装入装夹工装
39.s1.1将力矩器放置于底座沉孔中，磁钢研磨面朝上，且下力矩器接线柱放置在沉孔矩形通槽中；
40.s1.2将防护盖板覆盖在力矩器上表面上，使防护盖板可靠贴合力矩器顶部；
41.s1.3工装整体装入真空包装袋进行抽真空，使得力矩器密封包装，避免试验过程中出现水汽，力矩器生锈。
42.第二步、对力矩器进行稳定化处理
43.s2.1将装夹力矩器的密封包装放入温箱进行-40℃～120℃的温度循环处理，升温速率为3℃/分钟～15℃/分钟，在-40℃、120℃分别保温1小时～3小时，循环次数为8次～12次。
44.s2.2将装夹力矩器的密封包装放入低温温箱进行-120℃～30℃的温度循环处理，升温速率为3℃/分钟～15℃/分钟，其中低温-120℃保温8～16小时，常温30℃保温1小时～3小时，循环次数为4次～8次。
45.s2.3将装夹力矩器的密封包装放入温箱，在90℃～120℃保温20小时～50小时，取出力矩器。
46.针对同批次的14只加速度计，样表1～7做现有力矩器稳定化处理，样表8～14做适用于极低温环境的力矩器稳定化处理，从表1可以看出现有力矩器稳定化处理的加速度计标度因数经历极低温-120℃10小时后，标度因数变化大于4256ppm，做过适用于极低温环境的力矩器稳定化处理的加速度计标度因数稳定性变化小于220ppm，使得低温环境适应性大幅提升，满足极低温工作应用需求。
47.表1加速度计标度因数稳定性对比
48.名称标度因数稳定性变化/ppm名称标度因数稳定性变化/ppm样表114206样表832样表213631样表95样表34720样表1015样表412933样表1124样表514318样表1210样表615237样表13220
样表74256样表1458
49.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
50.本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。