[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)桿件軸向振動位移激光測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710665601.8
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107478158B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張偉;襲安
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01S17/48
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)桿件軸向振動位移激光測量方法，屬于機械振動測量技術(shù)領(lǐng)域；該測量方法能夠?qū)U件動力學(xué)實驗中軸向位移數(shù)據(jù)進行有效的采集。本發(fā)明利用角度換算將桿件軸向運動位移的采集轉(zhuǎn)化為與桿件軸向垂直方向上的固結(jié)于桿件上的斜面的位移變化量的采集，避免實驗中在軸向布置數(shù)據(jù)采集器而帶來不便。通過間接的測量被測斜面裝置的位移的變化量達到測量桿件軸向運動位移的目的，被測斜面裝置質(zhì)輕，不影響被測桿件的慣性，數(shù)據(jù)采集設(shè)備不與桿件軸向運動平行，為設(shè)備布置帶來方便，位移換算簡單易行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)桿件軸向振動位移激光測量方法，涉及機械振動測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輕質(zhì)桿件軸向振動位移的激光測量方法。

背景技術(shù)

桿件是動力學(xué)分析中廣泛涉及的研究對象，進行相關(guān)的動力學(xué)實驗將為理論結(jié)果的正確性提供了有效的驗證。隨著復(fù)合材料技術(shù)的進步，輕質(zhì)材料以其優(yōu)良力學(xué)的性能在各個領(lǐng)域大量的應(yīng)用。精確的實驗設(shè)計為輕質(zhì)材料力學(xué)性能的研究提供了可靠的支持。非接觸式的數(shù)據(jù)采集是輕質(zhì)材料振動實驗的良好選擇，然而輕質(zhì)桿件軸向振動位移的測量為實驗數(shù)據(jù)的采集帶來了不便，設(shè)計合理的測量方法，是實驗得以進行的重要保障。因此，針對輕質(zhì)材料桿件軸向振動位移數(shù)據(jù)的測量方法的設(shè)計十分重要。

空間可展桁架結(jié)構(gòu)有大量的輕質(zhì)復(fù)合材料桿件及鉸鏈構(gòu)成，桿件可以視為典型的二力桿構(gòu)件，桿件的實驗研究為桿件軸向振動數(shù)據(jù)的采集提出了挑戰(zhàn)。以空間可展環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)中輕質(zhì)桿件軸向振動位移數(shù)據(jù)采集為背景，設(shè)計相關(guān)的實驗測量方法勢在必行。本設(shè)計方法通過在桿件上加裝輕質(zhì)附件，形成與軸向成一定角度的斜面，通過激光傳感器測量斜面的位移變化，經(jīng)過角度換算得到軸向運動的位移，為實驗數(shù)據(jù)的采集帶來了方便，避免了軸向運動測量點選取以及激光位移測量設(shè)備布置帶來的不變。為桿件穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)響應(yīng)軸向動力學(xué)實驗位移的采集提供方便。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足輕質(zhì)桿件軸向動力學(xué)特性的實驗需求，本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)桿件軸向振動位移激光測量方法，該測量方法能夠?qū)U件動力學(xué)實驗中軸向位移數(shù)據(jù)進行有效的采集。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為利用角度換算將桿件軸向運動位移的采集轉(zhuǎn)化為與桿件軸向垂直方向上的固結(jié)于桿件上的斜面的位移變化量的采集，避免實驗中在軸向布置數(shù)據(jù)采集器而帶來不便。用于本方案測量斜面裝置(1)的構(gòu)成如圖1.1所示。

圖1.2和圖1.3分別為被測斜面?zhèn)纫暶?2)和被測斜面俯視面(3)的示意圖。測量斜面裝置(1)分為被測斜面上部(4)和被測斜面下部(5)兩部分。被測斜面結(jié)合面(6)為被測斜面上部(4)和被測斜面下部(5)之間的面，被測斜面上部(4)和被測斜面下部(5)之間通過樹脂膠粘結(jié)形成被測斜面結(jié)合面(6)。桿件連接孔(7)為被測斜面結(jié)合面(6)中間的結(jié)構(gòu)，桿件(9)通過桿件連接孔(7)與被測斜面裝置(1)相配合，桿件連接孔(7)的尺寸以桿件的尺寸為基準，被測斜面角度(8)為被測斜面裝置(1)的坡角，通過被測斜面角度(8)進行位移換算計算進而實現(xiàn)輕質(zhì)桿件軸向振動位移激光測量。桿件(9)與測量斜面的裝配見圖2。測量斜面的材料采用輕質(zhì)材料，輕質(zhì)材料選取為硬質(zhì)泡沫塑料或者巴沙木，輕質(zhì)材料的質(zhì)量對被測桿件慣性的影響可以忽略不計。

本發(fā)明的技術(shù)思路如下：

步驟1：根據(jù)桿件(9)的外徑，確定桿件連接孔(7)的直徑，制作被測斜面裝置(1)。將被測斜面上部(4)和被測斜面下部(5)通過被測斜面結(jié)合處(6)粘結(jié)固定在桿件(9)上。此時被測斜面裝置(1)與桿件(9)固結(jié)在一起。

步驟2：布置激光位移傳感器(12)，激光位移傳感器(12)發(fā)出的測量的激光光束(11)垂直于桿件(9)的運動方向。測量光束(11)射在被測斜面裝置(1)上。

步驟3：對桿件(9)進行軸向激勵，使桿件(9)軸向運動，激光位移傳感器(12)通過測量的激光光束(11)獲得被測斜面裝置(1)垂直于桿件(9)運動軸向方向的位移差，通過角度換算，得到桿件(9)軸向運動的位移值。