[發明專利]基于非接觸式掃描測量的應變計動態校準方法及裝置

在審

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

本發明公開的基于非接觸式掃描測量的應變計動態校準方法及裝置，屬于計量測試領域。本發明實現方法為：調節振動激勵器的控制器輸出達到所需的振動頻率，調節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定頻率的正弦振動狀態；在懸臂梁表面沿著梁的軸向選取等間距的N個測量點，針對處于受迫振動狀態的懸臂梁表面進行撓度測量；根據得到的各測量點的撓度狀態擬合懸臂梁表面的峰值撓度曲線；將撓度峰值曲線換算為應變峰值曲線；被校應變計安裝在懸臂梁校準區域內，將被校應變計的輸出值與標準應變值進行比較，即實現動態應變校準。本發明還公開的基于非接觸式掃描測量的應變計動態校準裝置，結構簡單、操作容易。

技術領域

本發明涉及一種基于非接觸式掃描測量的應變計動態校準方法及裝置，屬于計量測試領域。

背景技術

動態應變測試是材料試驗、結構動強度評估和健康監測的重要手段。為準確測量動態應變，需要對應變計進行校準工作。國內外很早就開展了有關應變測量的校準研究工作，但一直停留在靜態應變的校準方向上。由于動態應變的發生和溯源難度較大，有關動態應變校準問題一直未有突破。在動態應變的校準過程中，需要實時準確測量動態應變激勵源的應變值，實現動應變的溯源。在動態應變的溯源過程中，動態應變的激勵要穩定可靠，動態應變的溯源要響應及時，而且要考慮應變場隨時間變化的特性以及應變場的不均勻性。現階段的應變溯源手段只能測量靜態的均勻應變場，沒有針對動態應變的高精度溯源方法，其溯源理論僅針對穩定狀態的應變源，建立在受力平衡假設下的靜態力學條件，未考慮運動狀態的改變和時間參量，不適于解決動態應變場的溯源問題。

發明內容

本發明公開的基于非接觸式掃描測量的應變計動態校準方法及裝置的目的是：為了滿足應變計動態參數標定校準對動態應變校準方法的需求，提供一種基于非接觸式掃描測量的應變計動態校準方法及裝置，所述方法是針對處于受迫振動狀態的懸臂梁表面的應變測量方案及其數據處理方法，本發明不受懸臂梁的結構及安裝形式限制，能夠獲得梁表面的實時應變數據，實現基于非接觸式掃描測量地實時應變計動態校準。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的基于非接觸式掃描測量的應變計動態校準方法，調節振動激勵器的控制器輸出達到所需的振動頻率，調節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定頻率的正弦振動狀態；在懸臂梁表面沿著梁的軸向選取等間距的N個測量點，針對處于受迫振動狀態的懸臂梁表面進行撓度測量；根據得到的各測量點的撓度狀態擬合懸臂梁表面的峰值撓度曲線；將撓度峰值曲線換算為應變峰值曲線；被校應變計安裝在懸臂梁校準區域內，將被校應變計的輸出值與標準應變值進行比較，即實現動態應變校準。

本發明公開的基于非接觸式掃描測量的應變計動態校準方法，包括如下步驟：

步驟一、調節振動激勵器的控制器輸出達到所需的振動頻率f，調節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定頻率的正弦振動狀態；

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系曲線W＝f(t)。所述每個點的測量要求是：在一個點連續測量，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，連續采集獲得M個位移數據，通過對M個位移數據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、根據步驟二得到的各測量點的撓度狀態(X_n，A_n)，擬合懸臂梁表面的峰值撓度曲線：