[發明專利]一種帆板鉸鏈動態剛度測量裝置及測量方法

無效

• 申請號: 200910092204.1
• 申請日: 2009-09-03
• 公開（公告）號: CN101639400A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 趙壽根;張永亮;黎康;王靜濤;劉一武;吳大方;楊嘉陵
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

1.一種帆板鉸鏈動態剛度測量裝置，其特征在于：包括激光測振頭、激光測振儀、電阻應變儀、數據采集儀、計算機、力錘、應變片、帆板鉸鏈、安裝平臺、支架、配重塊、附加梁、激光測振反光貼片、激光測振頭支架；

安裝平臺上有一支座，支座上開有兩組水平通孔，用來與帆板鉸鏈下端連接，帆板鉸鏈上端與附加梁連接；

附加梁頂部兩側對稱安裝配重塊，帆板鉸鏈豎直中心線上延長線上，距帆板鉸鏈上端2～3厘米處的附加梁上粘貼四個應變片，應變片通過數據線與電阻應變儀連接；

在所述支座上的兩組通孔水平連接線的中心貼有一個激光測振反光貼片；帆板鉸鏈上端的外壁中心處貼有兩個激光測振反光貼片，且每個激光測振反光貼片中心與帆板鉸鏈上端螺栓孔中心處于同一水平線上；

支架上安裝有激光測振頭支架、激光測振儀、電阻應變儀、數據采集儀、計算機；

激光測振儀、電阻應變儀、力錘、計算機與數據采集儀、以及激光測振頭與激光測振儀間均由數據線連接；

所述激光測振頭支架用來支撐和調節激光測振頭空間位置；

所述激光測振頭通過分光鏡產生兩束等強的激光束，一束為信號光束，另一束為參考光束；所述的信號光束通過透鏡聚焦入射到被測物體帆板鉸鏈表面的激光測振反光貼片，激光測振反光貼片反射或散射回來的信號光束和參考光束在激光測振頭內的光敏元件上產生干涉現象，同時光敏元件上由干涉現象得到的電信號被傳送到激光測振儀；

所述激光測振儀對激光測振頭內的光敏元件得到的電信號解碼處理，得到帆板鉸鏈上端和下端的動態位移值，最后將動態位移值通過數據線傳送到數據采集儀；

所述電阻應變儀與應變片和數據采集儀相連，當附加梁下端的應變片產生由應變引起電阻變化時，電阻變化以電信號的形式通過數據線傳輸到電阻應變儀，電阻應變儀將電信號轉換成模擬電信號通過數據線發送給數據采集儀；所述力錘用來敲擊附加梁上端的配重塊，使附加梁產生振動，同時力錘上的力傳感器測量激力，并將由力傳感器測量得到的激力電信號通過數據線傳送到數據采集儀；

所述數據采集儀通過數據線將采集到的激力電信號、應變的電信號以及動態位移值的模擬信號進行處理，將模擬電信號轉化成數字電信號輸出，傳入計算機；

所述計算機對數字電信號的應變、以及應變與力矩的關系進行處理，得到帆板鉸鏈上的動態力矩的大小，通過此動態力矩的大小與由激光測振儀測得的動態位移值直接得出帆板鉸鏈的動態變形角度，從而得到帆板鉸鏈在該動態力矩作用下而產生動態變形對應的動態彎曲角；根據動態力矩、動態彎曲角和動態剛度的關系f＝kx，f為動態力矩，k為動態剛度，x為動態彎曲角，得到帆板鉸鏈的動態剛度曲線。

2.如權利要求1所述一種帆板鉸鏈動態剛度測量系統，其特征在于：所述附加梁與安裝平臺的安裝平面垂直。

3.一種基于權利要求1所述的帆板鉸鏈動態剛度測量裝置的測量方法，其特征在于：具體步驟如下：

步驟1：力錘敲擊附加梁上端的配重塊，使附加梁產生振動；

力錘上的力傳感器將測量得到的激力電信號通過數據線傳送到數據采集儀；

步驟2：附加梁上的應變片將附加梁的動態應變的大小，以應變的電信號的形式通過數據線傳送電阻應變儀；電阻應變儀將電信號轉換成模擬電信號，并將該模擬信號傳輸給數據采集儀；

步驟3：激光測振頭將激光測振反光貼片反射或散射回來的信號光束和參考光束在激光測振頭內的光敏元件上產生干涉現象，同時光敏元件產生電信號，并將該電信號傳送到激光測振儀；

激光測振儀對接收到的電信號進行解碼處理，得到帆板鉸鏈上端和下端的動態位移值，最后將動態位移值通過數據線傳送到數據采集儀；

步驟4：數據采集儀通過數據線將采集到的激力電信號、應變的電信號以及動態位移值的模擬信號進行處理，將輸入的模擬電信號轉化成數字電信號輸出，傳入計算機；

步驟5：計算機對數字電信號的應變、以及應變與力矩的關系進行處理，得到帆板鉸鏈上的動態力矩的大小，通過此動態力矩的大小與由激光測振儀測得的動態位移值直接得出帆板鉸鏈的動態變形角度，從而得到帆板鉸鏈在該動態力矩作用下而產生動態變形對應的動態彎曲角；根據動態力矩、動態彎曲角和動態剛度的關系f＝kx，f為動態力矩，k為動態剛度，x為動態彎曲角，通過計算機處理得到帆板鉸鏈的動態剛度曲線，實現對動態剛度的測量。