[發明專利]一種用于風洞應變式天平健康狀態監控的裝置

有效

• 申請號: 201611117275.9
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106596035B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 劉吳月;孫日明;袁明倫;李辰;宋可清;李海燕;畢志獻;陳星;張冰冰
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐輝

本發明涉及一種用于風洞應變式天平健康狀態監控的裝置，包括主控電路、信號調理采集電路、電池充放電電源管理電路、報警指示電路、數據顯示模塊和電池；本發明適用于風洞模型安裝和天平運輸等追求便攜性的場合，在滿足測量精度的情況下盡量減小體積，并不追求高精度；本發明采用嵌入式系統，并使用高能量密度電池，減小了對固定電源的依賴，實現了體積小、重量輕、方便攜帶及使用。本發明通過采用來進行判斷，消除了對高精度電源的需求，在降低體積的同時保證了裝置的精度在可接受的范圍內。

技術領域

本發明涉及一種用于風洞應變式天平健康狀態監控的裝置，屬于風洞實驗領域。

背景技術

風洞天平是指用于支撐模型并測量作用在模型上的空氣動力的大小、方向和作用點的裝置。利用粘貼在天平元件上電阻應變計作為變換器來測量相應的氣動力(力矩)的天平，稱為風洞應變式天平。該類天平屬于精密設備，運輸過程的振動沖擊、安裝使用過程中的敲擊等均易導致損壞。在天平運輸、使用過程進行健康狀態監控，記錄天平損壞過程數據，對于追溯天平損壞原因以及保護天平具有重要意義。

天平損壞主要為外力沖擊、持續過載等原因導致天平本體產生裂隙或者塑性變形。因此，天平健康狀態監控主要通過實時測量天平運輸、使用過程的載荷輸出并進行判讀而實現。

天平工作方式為橋式應變檢測電路，各橋路分別由激勵電路、響應輸出電路構成。需要準確同時采集激勵電路電壓、響應輸出電路電壓，從而換算出各分量數值。天平輸出信號為微小信號，需要對信號進行大增益放大。風洞試驗現場大多數采用HBM公司的天平數據采集系統進行天平信號監控。該設備采用載波技術，能夠有效過濾掉干擾信號，采集精度高，但體積大，不適用于模型拆裝、運輸等經常移動的場景。

如何提供一種體積輕、便攜式的應變式天平健康狀態監控的裝置是本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于風洞應變式天平健康狀態監控的裝置，重量輕、便攜，能夠很好的滿足風洞試驗使用需求。

本發明目的通過如下技術方案予以實現：

提供一種用于風洞應變式天平健康狀態監控的裝置，包括主控電路、信號調理采集電路、電池充放電電源管理電路、報警指示電路、數據顯示模塊和電池；

信號調理采集電路包括采集天平激勵電壓、電池電壓和天平六分量信號，進行放大濾波后進行A/D變換，將A/D變換的數據發送給主控電路；接收主控電路發送的報警信號并發送給報警指示電路；

電池充放電電源管理電路控制電池充放電，為風洞應變式天平健康狀態監控的裝置和天平提供穩定的電源供電；

主控電路接收信號調理采集電路輸出的天平激勵電壓電池電壓和天平六分量信號并發送給數據顯示模塊，其中i表示天平的分量序號，6≥i≥1；計算其中t_j表示采樣時刻，t₀表示當前時刻；當大于設定閾值時，輸出觸發報警，計算當|k1-k2|大于閾值時，輸出觸發報警，n為滑動濾波取點數量滑動濾波取點數量；當觸發報警后，主控電路將報警時刻前4s和后4s的天平激勵電壓電池電壓和天平六分量信號進行存儲，并將大于設定閾值的天平的分量序號i發送到數據顯示模塊；

報警指示電路在接收到報警信號后輸出聲光報警；

數據顯示模塊顯示激勵電壓、電池電壓、天平六分量信號和報警通道即天平的分量序號i。

優選的，|k1-k2|六個通道的閾值通過加載試驗分別確定。

優選的，還包括外殼，外殼設置天平插座及天平快速插座，二者并聯；所述天平插座用于和天平的已焊接的連接插頭直接相連，所述天平快速插座用于和天平未焊接的連接線相連。

優選的，所述主控電路通過PC104總線實現與信號調理采集電路的供電及數據交互。