[發(fā)明專利]一種基于方波路徑的不完整表面激光連續(xù)掃描測(cè)振方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111488820.6
• 申請(qǐng)日: 2021-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN114235317B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磊;臧朝平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M7/02
• 分類號(hào): G01M7/02;G06Q10/04
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 曹洪進(jìn)

本發(fā)明公開了一種基于方波路徑的不完整表面激光連續(xù)掃描測(cè)振方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)表面不完整的結(jié)構(gòu)工作變形的測(cè)量，屬于模態(tài)測(cè)試領(lǐng)域中的連續(xù)掃描激光多普勒測(cè)振(Continuous Scanning Laser Doppler Vibrometry，CSLDV)。本發(fā)明主要針對(duì)激光連續(xù)掃描無(wú)法適用于表面非完整結(jié)構(gòu)的局限性。首先結(jié)合對(duì)結(jié)果精度及測(cè)試時(shí)間的需求，選擇合適的線分辨率和方波分辨率，規(guī)劃得到首尾相連且覆蓋結(jié)構(gòu)表面的方波路徑；然后控制激光沿掃描路徑進(jìn)行勻速的多周期連續(xù)掃描并采集時(shí)域信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行延遲優(yōu)化等處理即可得到結(jié)構(gòu)的工作變形。該方法實(shí)現(xiàn)了帶孔平板結(jié)構(gòu)的連續(xù)掃描激光振動(dòng)測(cè)試，具有高效率、測(cè)點(diǎn)密集等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)需求對(duì)局部分辨率進(jìn)行調(diào)整，對(duì)進(jìn)一步提高工程中的適用范圍具有重要作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模態(tài)測(cè)試領(lǐng)域中的連續(xù)掃描激光多普勒測(cè)振(Continuous ScanningLaser Doppler Vibrometry，CSLDV)技術(shù)。

背景技術(shù)

近年來，SLDV技術(shù)發(fā)展趨于完善，可以用于多種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的測(cè)試，但是由于其采用的是逐點(diǎn)掃描的測(cè)試方式，需要對(duì)不同測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分別測(cè)試，最終的測(cè)試數(shù)據(jù)仍然存在空間信息不足的情況，并不能從本質(zhì)上解決空間信息量離散的問題。此外，例如在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中，通常需要利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)原始有限元模型進(jìn)行修正，從而獲取到可靠的有限元模型，研究表明基于多自由度、高密度空間試驗(yàn)數(shù)據(jù)的模態(tài)修正有助于提高修正成功率。由此，如何獲得連續(xù)完備的全域測(cè)試數(shù)據(jù)，就顯得尤為重要，連續(xù)掃描的測(cè)試方法可以獲得連續(xù)且完備的空間信息，但是其發(fā)展較晚，目前一般只用于表面完整結(jié)構(gòu)。

連續(xù)掃描激光多普勒測(cè)振技術(shù)作為一種非接觸振動(dòng)測(cè)試技術(shù)，已經(jīng)很好地應(yīng)用于表面完整且形狀規(guī)則的薄壁類結(jié)構(gòu)表面。劉翠紅等基于利用參考點(diǎn)建立映射關(guān)系的方法，將規(guī)范化矩形掃描路徑變形為任意連續(xù)掃描路徑來實(shí)現(xiàn)對(duì)非規(guī)則形狀結(jié)構(gòu)的測(cè)試。但此測(cè)試方法更加側(cè)重于針對(duì)表面完整結(jié)構(gòu)，如果用于帶有缺孔的結(jié)構(gòu)則會(huì)比較復(fù)雜，不便于使用^[1]。張弓利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了某發(fā)動(dòng)機(jī)外部管路為代表的彎曲管路的激光連續(xù)掃描測(cè)試，但是此方法只適用于線掃描，不適用于面掃描^[2]。在工程實(shí)際中，隨著機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能不斷優(yōu)化，其結(jié)構(gòu)也不斷復(fù)雜化，螺栓連接等結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致大量孔的出現(xiàn)，針對(duì)完整區(qū)域的連續(xù)掃描測(cè)試技術(shù)逐漸難以滿足需求，因此需要一種適用于表面有缺孔結(jié)構(gòu)的測(cè)試方法。

當(dāng)連續(xù)掃描測(cè)試技術(shù)運(yùn)用于測(cè)試表面不完整結(jié)構(gòu)的工作變形(OperationalDeflection Shape，ODS)時(shí)，無(wú)論測(cè)試過程中激光點(diǎn)的掃描路徑跳過或者覆蓋缺孔，均會(huì)因?yàn)榧す恻c(diǎn)在三維空間中發(fā)生了位置的突變，導(dǎo)致無(wú)法有效地獲得振型結(jié)果。恒速度連續(xù)掃描方法的掃描路徑均為鋸齒波，如果改變局部的幅值以適應(yīng)帶有缺孔的表面則在幅值變化的過程中無(wú)法保證速度的恒定，正弦速度連續(xù)掃描方法的掃描路徑類似于稠密的李薩如圖形，無(wú)法直接運(yùn)用于帶有缺孔的不規(guī)則結(jié)構(gòu)表面。早期提出了一種對(duì)于帶有圓形缺孔的平板結(jié)構(gòu)的連續(xù)掃描測(cè)試方法，主要包括了子區(qū)域劃分和拼接性的振型重構(gòu)等步驟。該方法雖然可以很好地運(yùn)用于帶有圓孔類結(jié)構(gòu)，但是過程較復(fù)雜耗時(shí)較長(zhǎng)，在振型重構(gòu)過程中也需要較多的人為參與，而且對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)或者高階復(fù)雜振型，子區(qū)域的振型易存在局部對(duì)稱性等情況，對(duì)所用一次函數(shù)系數(shù)的計(jì)算有所影響，無(wú)法保證振型重構(gòu)的可靠性。針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可以快速而方便地獲得表面不完整結(jié)構(gòu)的模態(tài)信息的連續(xù)掃描測(cè)試方法。

[1]Cuihong LIU,Chaoping ZANG,Biao ZHOU.Extension of continuousscanning laser Doppler vibrometry measurement for complex structures withcurved surfaces[J].Chinese Journal of Aeronautics,2020,33(12):3220-3227.

[2]張弓,臧朝平,張讓威等.基于激光連續(xù)掃描的彎曲管路工作變形測(cè)試方法[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī),2019,45(4)：71-74.

發(fā)明內(nèi)容