一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统，包括：电路板、20芯电缆插接件、10个RJ45接插件，每个三线制通道通过网线分别与电路板的RJ45接插件相连，20芯电缆插接件上连接20芯电缆，20芯电缆连接应变片，电路的内部电路中包括有左边桥臂两个等值电阻R、右边桥路与外部应变片R0匹配的电阻Rg以及三个连接节点。本发明专利技术对引进的接口为RJ45的三线制测试设备进行结构改进，使其可以用已有的20芯电缆进行两线制应变测量，设计了转接盒，一个转接盒可以封装10个电路板，80个通道两线制设备，通过转接盒的封装，可以避免电路板受到外部环境和杂物的影响，保持试验的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统
本专利技术涉及航空航天
，具体是一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统。
技术介绍
火箭和导弹作为国家的一种重要战略力量，关系到国家的核心利益和安全。在研制新型火箭或者导弹时，为了确保其有足够的强度、刚度、稳定性和可靠性，需要进行一系列的结构强度试验，才允许进行飞行试验。因此结构静力试验对于新型号的研发以及考核至关重要。在已有的弹箭型号的结构静力试验中，大部分是常温试验，体积直径较小，测点一般只有几十点或者上百点，应变采用两线制焊接。随着大运载火箭的研制和重型运载火箭的立项，对静力试验提出了新的要求：(1)测点更多。直径变大，测点最多可能达到几千点甚至上万点；(2)新型运载火箭燃料采用液氢液氧，因此试验不仅有常温状态，还有外场低温状态，因此两线制焊接不能够消除外界干扰；(3)试验为研制试验，数据分析不仅是静态分析，也要动态分析，数据需要高采样。已有的测试设备中，采样率为1Hz，应变片焊接方式为两线制，应变片通过小导线从工位连接至20芯电缆，再通过电缆将信号直接传送至测试设备。为了解决新型号研制中出现的新测试需求，引进了新的应变采集设备。该设备采用三线制焊接方式，最大采样率可以达到10kHz，设备与应变片通过RJ45八芯网线连接。在不改变设备结构的前提下，直接用新设备进行测量，需要满足要求如下：(1)需要单独购置网线电缆，成本高，体积大，收拾麻烦；(2)连接应变片时，只需用到8芯网线的3根导线，造成浪费；(3)在网线的铜制导线上焊锡或者与应变片引出导线焊接时，由于铜制导线传热快，会造成导线外皮的收缩，易造成应变片短路；(4)已有的电缆在老旧设备淘汰后，会造成浪费。目前在各种型号的结构静力试验中，80％左右的工况均在恒温恒湿的室内进行，在这些环境中，应变片受到的温度和电磁干扰可以忽略。为了提高效率，降低成本，普遍采用两线制焊接。因此，有必要对新引进的RJ45三线制设备进行结构改进，使其在不影响精度的前提下，可以使用两线制焊接，同时可以复用已有的电缆，在不改变原有焊接习惯的前提下，实现应变的测量，提高效率，节省成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统，包括：电路板、20芯电缆插接件、10个RJ45接插件，每个三线制通道通过网线分别与电路板的RJ45接插件相连，20芯电缆插接件上连接20芯电缆，20芯电缆连接应变片，电路的内部电路中包括有左边桥臂两个等值电阻R、右边桥路与外部应变片R0匹配的电阻Rg以及三个连接节点。作为本专利技术进一步的方案：一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统利用20芯电缆与应变片间的导线电阻计算应变片的真实应变。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)对引进的接口为RJ45的三线制测试设备进行结构改进，使其可以用已有的20芯电缆进行两线制应变测量；(2)设计了电路板，该电路板可以将三线制应变测试设备转换为两线制测量。电路板一端连接电缆接插件，用于连接20芯电缆，另外一端焊接10个RJ45接插件，用于连接三线制测试设备，通过电路板内部的电路转换，一个三线制RJ45通道转换为1个两线制通道，完成了三线制到两线制连接的转换；(3)可设计转接盒，一个转接盒可以封装10个电路板，80个通道两线制设备，通过转接盒的封装，可以避免电路板受到外部环境和杂物的影响，保持试验的可靠性；(4)、在两线制结构改进时，根据测量的实际条件，尽可能的缩小Rz，使Rz<<Rf，这样只需要考虑Rf上的压降对于测试的影响，因而在实际的技术改进过程中，经过数据拟合和修正，可提高应变测量精度。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术中电路板的内部电路原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～2，本专利技术实施例中，一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统，包括：电路板3、20芯电缆插接件4、10个RJ45接插件2，每个三线制通道1通过网线分别与电路板的RJ45接插件2相连，20芯电缆插接件4上连接20芯电缆5，20芯电缆5连接应变片6。电路板3的电路原理图如图2所示，每个通道内部有三个电阻，左边桥臂两个等值电阻R，右边桥路与外部应变片R0匹配的电阻Rg。设备采用三线制连接，1、2、3是三线制桥路引出的三个节点，节点3与桥路输出正极连接，节点2与匹配电阻Rg相连。若设备按照三线制测量，则直接通过RJ45网线与应变片6相连，此时Rz为网线的电阻，Rf＝0；若由三线制改为两线制，Rz为桥路内部到电路板之间的1m网线的电阻，Rf为20芯电缆5到应变片6之间的导线电阻，经过电路转换，利用惠斯通电桥可以计算出应变片的真实应变，具体为：应变片通过两根导线Rf接入A、B两点，这样，忽略Rz的影响，相当于三线制桥路变成了两线制测量。应变片桥臂的输出第3脚的电位：三线制：两线制改进：当试验件没有变形，Rg＝R0，此时三线制的输出为0，两线制输出会有一定的初值，因此经过两线制改进后，会有一定的初值，初值大小与Rf和Rz相关。应变桥路输出Vo＝Vo+-Vo-，随着Rf增大和Rz的增大，会使应变片连接电缆Rf和Rz上产生压降，造成经过两线制改进后的测量应变值小于实际应变值。因此在两线制结构改进时，根据测量的实际条件，尽可能的缩小Rz，使Rz<<Rf，这样只需要考虑Rf上的压降对于测试的影响。在实际的技术改进过程中，经过数据拟合和修正，可使两线制改进后的应变测量精度达到FS*1‰±3με(FS是量程)。在实际使用时，将10个电路板封装到一个盒子中，组成80通道的转接盒，方便移动和固定，这样，经过一个转接盒的转接，可以将两台三线制测试设备转换为两线制测试设备。对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统，其特征在于：包括：电路板(3)、20芯电缆插接件(4)、10个RJ45接插件(2)，每个三线制通道(1)通过网线分别与电路板的RJ45接插件(2)相连，20芯电缆插接件(4)上连接20芯电缆(5)，20芯电缆(5)连接应变片(6)，电路板(3)的内部电路中包括由左边桥臂的两个等值电阻R、右边桥路与外部应变片R0匹配的电阻Rg以及三个连接节点。

【技术特征摘要】
1.一种两线制结构改进的大型航天结构静力应变测试系统，其特征在于：包括：电路板(3)、20芯电缆插接件(4)、10个RJ45接插件(2)，每个三线制通道(1)通过网线分别与电路板的RJ45接插件(2)相连，20芯电缆插接件(4)上连接20芯电缆(5)，20芯电缆(5)连接应变片(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文祺，王志成，刘玉蓓，陈昊，刘秋楠，杨敏，陈永坤，黄泽焕，王莉敏，白燕，赵颖，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11