[發(fā)明專利]基于非接觸式掃描測量的應變計動態(tài)校準方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911185952.4
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110849313A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設計）人: 尹肖;張力;隋廣慧;薛景鋒;李泓洋;黃彩霞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術(shù)研究所
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 北京理工正陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.基于非接觸式掃描測量的應變計動態(tài)校準方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一、調(diào)節(jié)振動激勵器的控制器輸出達到所需的振動頻率f，調(diào)節(jié)振動激勵器功率放大器輸出達到所需幅值；通過振動激勵器使懸臂梁保持穩(wěn)定頻率的正弦振動狀態(tài)；

步驟二、在懸臂梁表面沿著梁的軸向選取等間距的N個測量點，測量點的坐標為X_n，其中n＝1～N；通過掃描式激光測振儀依次掃描每一個測量點，得到每個點的時間和梁在振動方向位移關(guān)系曲線W＝f(t)；所述每個點的測量要求是：在一個點連續(xù)測量，其采樣頻率大于振動頻率100倍以上，測量時間大于10個振動周期，連續(xù)采集獲得M個位移數(shù)據(jù)，通過對M個位移數(shù)據(jù)進行正弦擬合獲得時間位移曲線W_n＝A_nsin(2πft+θ_n)；其中，W_n為第n個測量點在t時刻的豎直坐標，A_n是振動幅值，t為時間，f為振動頻率，θ_n為振動相位；

步驟三、根據(jù)步驟二得到的各測量點的撓度狀態(tài)(X_n，A_n)，擬合懸臂梁表面的峰值撓度曲線：

其中，Y(x)為橫坐標x處的撓度值，x為懸臂梁上任意一點沿軸向距懸臂梁固定端的距離；r_i為擬合系數(shù)，p為擬合階數(shù)，X為懸臂梁的固定端沿軸向的坐標；

步驟四、將撓度峰值曲線換算為應變峰值曲線：

其中h為懸臂梁厚度的一半，d²Y(x)/dx²表示Y(x)對x的二階導數(shù)；

步驟五、懸臂梁校準區(qū)域的標準應變?yōu)椋?/p>

ε(t)＝ε_max(X_s)sin(2πft+β) (3)

其中X_s為被校應變計中心點的橫坐標，ε_max(X_s)為X_s處的應變峰值，β為懸臂梁振動的初始相位；

被校應變計安裝在懸臂梁校準區(qū)域內(nèi)，將被校應變計的輸出值與標準應變值進行比較，即實現(xiàn)動態(tài)應變校準。

2.基于非接觸式掃描測量的應變計動態(tài)校準裝置，用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的基于非接觸式掃描測量的應變計動態(tài)校準方法，其特征在于：包括振動激勵器、懸臂梁、掃描式激光測振儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；懸臂梁一端安裝在振動激勵器的運動臺面上，另一端連接在固定支座上，構(gòu)成動態(tài)應變激勵系統(tǒng)；掃描式激光測振儀與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接作為動態(tài)應變溯源系統(tǒng)；被校應變計安裝在懸臂梁上表面，輸出經(jīng)過信號調(diào)理后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行采集；掃描式激光測振儀沿懸臂梁上表面的軸向進行掃描測量，將被校應變計所在區(qū)域掃描測量得到的標準應變值與被校應變計的輸出值進行比較，即實現(xiàn)動態(tài)應變校準。

3.如權(quán)利要求2所述的基于非接觸式掃描測量的應變計動態(tài)校準裝置，其特征在于：為提高激光掃描測量的信噪比，所述懸臂梁上表面粘貼反光膜，掃描過程中，掃描激光測振儀發(fā)出的激光照射到反光膜上產(chǎn)生的反射光被掃描式激光測振儀接收。