[發明專利]一種模型傾角測量裝置的校準裝置及其校準方法

有效

• 申請號: 202111206904.6
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113639956B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 閻成;鄧曉曼;蔣明華;蔣婧妍;范金磊;馬列波;鄧章林;賈霜;張勝;李兵;車林森;郭濤;張哲凡
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01C25/00;G01C9/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

1.模型傾角測量裝置的校準裝置，其特征在于，所述的校準裝置包括地面校準裝置和模型校準裝置；所述的地面校準裝置為固定在地面的地面測試平臺；所述的模型校準裝置為安裝在試驗模型內腔的模型測試平臺（5）；

所述的地面測試平臺包括固定在地面的隔振安裝支座，安裝在隔振安裝支座上表面的安裝平臺（1），安裝平臺（1）上設置有卡槽，多齒分度臺（2）的支座裝卡在卡槽內，多齒分度臺（2）的測試平臺（3）的水平面上開有與模型傾角測量裝置（4）的底板的安裝孔相匹配的若干個螺釘孔，在進行石英傾角儀校準時，將模型傾角測量裝置安裝在測試平臺（3）的水平面上；多齒分度臺（2）外接程控系統；其中，安裝平臺（1）平面度偏差＜0.01/1000，扭曲＜0.01/1000，具有水平調節能力；多齒分度臺（2）的最小分度值為0.5°；測試平臺（3）水平面的精度等級為I級，平面度誤差＜10μm；測試平臺（3）水平面與多齒分度臺（2）主軸徑向平面的垂直度＜1′；

所述的模型測試平臺（5）為圓筒結構，圓筒的上方和后端開口，圓筒的前端封閉；圓筒的前端設置有安裝孔（6），安裝螺釘（7）通過安裝孔（6）將模型測試平臺（5）固定在試驗模型內腔；在圓筒的內壁，底部上表面設置有水平的安裝平面，安裝平面上開有與模型傾角測量裝置（4）的底板的安裝孔相匹配的若干個模型傾角測量裝置安裝孔（8），在進行石英傾角儀的濾波截至頻率和振動傳感器的帶通截至頻率校準時，將模型傾角測量裝置安裝在模型測試平臺（5）的安裝平面上；圓筒的上方筒壁開口的位置，設置有兩個平行的俯仰角滾轉角測量平面（9）。

2.模型傾角測量裝置的校準方法，其特征在于，所述的模型傾角測量裝置的校準方法基于權利要求1所述的模型傾角測量裝置的校準裝置，所述的模型傾角測量裝置的校準方法的校準對象為模型傾角測量裝置（4），模型傾角測量裝置（4）集成有石英傾角儀和振動傳感器；校準過程中模型傾角測量裝置（4）通過RS-422通訊協議與計算機進行數據交換；

石英傾角儀校準方法包括以下步驟：

a1．安裝平臺（1）的調平；手動調節位于隔振安裝支座下方的四個角位置處的高度調節器，確保安裝平臺（1）的上表面處于水平狀態；

a2．測試平臺（3）的水平面調平；測量測試平臺（3）的水平面角度，啟動程控系統，通過多齒分度臺（2）將測試平臺（3）的水平面角度調整到0°并標記為零位；

a3．安裝模型傾角測量裝置（4）；通過螺釘將模型傾角測量裝置（4）固定安裝在測試平臺（3）的水平面上；

a4．模型傾角測量裝置（4）的石英傾角儀的校準；在模型傾角測量裝置（4）的量程范圍內，設置階梯角度序列；通過程控系統按照階梯角度序列依次改變測試平臺（3）的轉動角度，計算機記錄模型傾角測量裝置（4）的石英傾角儀輸出數據，采用最小二乘法擬合獲得石英傾角儀的校準公式：

式中：g_i為攻角角度值，rad；

data8_i為與g_i呈一一對應關系的石英傾角儀輸出值，V；

為零階系數；

為一階系數；

為二階系數；

a5.將模型傾角測量裝置（4）的石英傾角儀的校準公式系數由計算機通過RS-422通訊協議寫入模型傾角測量裝置（4）中；

石英傾角儀的濾波截至頻率和振動傳感器的帶通截至頻率校準方法包括以下步驟：

b1.安裝模型測試平臺（5）；安裝螺釘（7）穿過安裝孔（6），擰入試驗模型內腔設置的螺釘孔，將模型測試平臺（5）固定安裝在試驗模型內腔；

b2.調平模型測試平臺（5）；測量俯仰角滾轉角測量平面（9）的滾轉角度，調平俯仰角滾轉角測量平面（9），擰緊安裝螺釘（7），確保模型測試平臺（5）的滾轉角度小于1′；

b3.安裝模型傾角測量裝置（4）；在模型傾角測量裝置安裝孔（8）上擰緊螺釘，將模型傾角測量裝置（4）安裝在模型測試平臺（5）上；

b4.進行試驗模型的振動頻率校準；使用橡皮錘敲擊模型，計算機采集模型傾角測量裝置（4）振動數據，采用頻譜分析算法獲得試驗模型的一階振動頻率f₁和二階振動頻率f₂；

b5.設定模型傾角測量裝置（4）的濾波參數值；濾波參數值下限值f_down=f₁-f_a，濾波參數值上限值f_up=f₂+f_b，f_a和f_b為手動設定值，f_a和f_b的取值范圍為5 Hz～10Hz；

b6.取石英傾角儀的濾波截至頻率為f_down，將石英傾角儀的濾波截至頻率f_down通過RS-422通訊協議寫入模型傾角測量裝置（4）；

b7.取振動傳感器的帶通截至頻率為f_down、f_up，通過RS-422通訊協議寫入模型傾角測量裝置（4）；

b8.試驗模型俯仰角度與模型傾角測量裝置（4）俯仰角度的偏差校測；通過風洞支撐機構調節試驗模型的俯仰角至零度，此時以俯仰角滾轉角測量平面（9）為測量基準，采用高精度水平儀獲得模型測試平臺（5）的俯仰角度α_M0，同時通過計算機采集獲得模型傾角測量裝置（4）的俯仰角度α_A0，由此獲得試驗模型俯仰角度與模型傾角測量裝置（4）俯仰角度的偏差值Δα₀=α_M0-α_A0；

b9.試驗模型俯仰角度與模型傾角測量裝置（4）俯仰角度的偏差值Δα₀通過RS-422通訊協議寫入模型傾角測量裝置（4）。

3.根據權利要求2所述的模型傾角測量裝置的校準方法，其特征在于，所述的階梯角度序列的階梯角度數為5個~11個。