[發(fā)明專利]一種測量微小氣動力氣浮平臺原位校準裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112747892A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 張家寶;鄭芳;賈毅;張秋實;黃浩;李向征;陸偉;劉泓彬
• 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;G01L25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發(fā)明涉及一種測量微小氣動力氣浮平臺原位校準裝置及方法，裝置承受載荷模型以及至少四個校準件；所述的承受載荷模型安裝在待校準氣浮平臺上，且相對所述氣浮平面在水平方向上處于自由狀態(tài)；至少四個校準件安裝在所述氣浮平臺上且能夠向承受載荷模型施加不同方向的載荷力，用于模擬模型受到氣動載荷的軸向力、側向力和偏航力矩；承受載荷模型與氣浮平臺之間對應載荷力方向安裝拉力傳感器。本發(fā)明通過原位校準的方式獲得信號?力矩關系，不引入額外系統(tǒng)誤差，保證測力平臺的準確度。

技術領域

本發(fā)明涉及一種低速風洞試驗中測力平臺原位校準裝置，具體是一種測量微小氣動力氣浮測力平臺的原位校準裝置。

背景技術

當今競速體育高水平運動員之間成績的差距有時只在毫秒量級。很多體育項目如賽艇、雪車比賽中體育器械和運動員受到的空氣阻力相對于其他阻力雖然比較微小，但仍對競技成績起著不能忽視的影響。除了應用營養(yǎng)學、運動科學等相關學科知識提升運動員的身體素質和技術水平外，借助科學試驗手段來測量出該阻力能夠為優(yōu)化器械外形、指導運動員訓練和競技動作提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，根據(jù)試驗結果可以通過優(yōu)化設計來減小空氣阻力提高成績。

在低速風洞試驗中應用高精度氣浮測力試驗平臺能夠測量出該微小空氣阻力，除此之外還有其他氣動力包括側向力、偏航力矩等。測力平臺應用之前重要的一步是校準氣浮測力平臺，得到傳感器測量得到的電壓值與實際加載的力和力矩的準確關系。但是地面調試中發(fā)現(xiàn)校準后的該平臺換到其他位置時，受地面平坦度、平臺安裝狀態(tài)等因素影響，測力傳感器輸出的準確度會受到較大影響。測力平臺在使用前需在試驗場所內進行原位校準來保證結果的準確度。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題是：針對以上所述的原位校準需求，提供一種測量微小氣動力氣浮平臺原位校準裝置。

本發(fā)明解決技術的方案是：一種測量微小氣動力氣浮平臺原位校準裝置，包括：承受載荷模型以及至少四個校準件；

所述的承受載荷模型安裝在待校準氣浮平臺上，且相對所述氣浮平面在水平方向上處于自由狀態(tài)；至少四個校準件安裝在所述氣浮平臺上且能夠向承受載荷模型施加不同方向的載荷力，用于模擬模型受到氣動載荷的軸向力、側向力和偏航力矩；承受載荷模型與氣浮平臺之間對應載荷力方向安裝有拉力傳感器，拉力傳感器感受拉力載荷，并輸出軸向力、側向力和偏航力矩信號；所述校準件包括滑輪組件、鋼絲繩、砝碼盤和標準砝碼；滑輪組件包含一個滑輪架及其支撐的定滑輪，滑輪架安裝在所述氣浮平臺上；鋼絲繩一端與承受載荷模型相連，跨過滑輪組件中的定滑輪與砝碼盤頂部相連；承受載荷模型至定滑輪部分的鋼絲繩須保證垂直于鋼絲繩與模型連接處的承受載荷模型表面，所述的標準砝碼用于放置在砝碼盤上實現(xiàn)力的加載，砝碼總的重力記為施加的載荷力的大小。

優(yōu)選的，跨過定滑輪部分的鋼絲繩水平和豎直兩個方向的角度誤差不大于3分。

優(yōu)選的，單個標準砝碼的重量在對應方向測力傳感器滿量程的1/10～1/30之間。

優(yōu)選的，所述的校準件數(shù)量為4個，在氣浮平臺末端布置校準件一個，用于模擬軸向力；在氣浮平臺俯視右側布置校準件一個，所處位置在氣浮平臺橫向對稱線上，用于模擬側向力；在測力平臺俯視左側布置校準件兩個，且二者相對于氣浮平臺橫向對稱線對稱，用于模擬偏航力矩；所述氣浮平臺的末端與其上安裝的承受載荷模型的末端方向一致。

優(yōu)選的，所述的校準件數(shù)量為5個，在氣浮平臺前端和末端均布置校準件一個，通過二者疊加模擬軸向力；在氣浮平臺俯視右側布置校準件一個，所處位置在氣浮平臺橫向對稱線上，用于模擬側向力；在測力平臺俯視左側布置校準件兩個，且二者相對于氣浮平臺橫向對稱線對稱，用于模擬偏航力矩；所述氣浮平臺的末端與其上安裝的承受載荷模型的末端方向一致。