一种薄壁位置冲击信号数据修正方法技术

本发明专利技术属于冲击信号数据修正技术领域，具体涉及一种导弹导引头薄壁位置冲击信号数据修正方法。在某些情况下加速度传感器不得不安装在薄壁件上，薄壁件的局部共振和传感器的附加质量使测到的冲击信号在某些频点被放大，测得的冲击信号并非作用到产品上的真实环境，本发明专利技术公开的方法适用于此类冲击数据的修正。本发明专利技术主要提高了实测数据的准确性，减弱薄壁件局部模态引起的信号失真，避免根据实测冲击数据制定的试验条件量值偏大。本发明专利技术将薄壁件简化为单自由度弹簧阻尼系统，计算系统的幅频响应将其转化为修正系数，通过修正系数还原实测冲击信号的频域幅值从而得到更准确的冲击信号。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁位置冲击信号数据修正方法
本专利技术属于冲击信号数据修正
，具体涉及一种薄壁位置冲击信号数据修正方法。
技术介绍
冲击指一个结构受到的瞬态载荷，能激起瞬态扰动的力、位移、速度或加速度的突然变化，并且在很小的空间内释放出相当大的能量。由于冲击运动会给设备带来损伤和破坏，因此需要研究设备所处的冲击环境，并通过模拟环境检查其耐冲击能力。为获取设备所处的冲击环境，需要在设备上的一些关键位置安装加速度传感器，处理传感器获取到的信号得到设备典型的冲击环境。如何使测到的冲击环境更接近设备真实承受的冲击环境显得至关重要。通常，传感器应该选择安装在结构刚性最好的位置，以免因结构局部模态造成信号失真从而测到的冲击环境不能很好的模拟设备真实经历的冲击环境。对于导弹来说，导引头是导弹发现、识别与跟踪目标的部件，是导弹的核心部件，关乎作战任务的成败，但同时也是导弹上抗冲击能力较差的部件，因此导引头位置的冲击环境备受关注。由于导弹要求轻量化，通常其内部结构非常紧凑，有时为测量导引头的冲击，传感器不得不安装在一些薄壁件上。薄壁件属于结构刚性很差的部位，冲击信号在低频的某一范围内能量被远远放大，以该信号归纳的导引头冲击环境比其实际承受的冲击环境更恶劣。用这种放大后的冲击环境考核导引头的耐冲击能力往往造成导引头的损坏，带来巨大的经济损失。目前，国内外几乎没有对薄壁件上测得的冲击信号进行修正的有效方法，对此类问题，更多的是采取另行选择其他位置或者改变产品的结构的措施。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种因局部模态导致失真的冲击信号修正方法，要求该方法能够在不改变现有结构布局的条件下，使修正后的冲击信号更接近设备真实承受的冲击环境。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种导弹导引头薄壁位置冲击信号数据修正方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：通过理论计算或者实测得到系统的幅频响应特性系数；其中，所述幅频响应特性的理论计算过程如下：通过实测信号确定被测部位的固有频率fn和阻尼系数ξ；然后将被测部位的薄壁结构件当作单自由度弹簧阻尼系统，把固有频率fn和阻尼系数ξ代入公式(1)，可求得被测部位的幅频响应特性系数，即冲击信号在各个频点的放大系数；公式(1)中η为各个频点的幅频响应特性系数，λ＝f/fn为各个频点f与固有频率fn的频率比；步骤2：对传感器测到的冲击信号进行傅里叶变换，将冲击信号的数据转换为频域数据；由于实测得到的冲击信号实际上是离散信号，因此采用离散傅里叶变换将其转换为频域数据；假设y＝{y0,y1,y2,…,yN-1}是冲击信号经过等时间间隔取样后的时间序列，其离散傅里叶变换的频域数据形式为：其中，i为复数的基本单位，k为时域数据变换到频域数据后的点；将变换后的频域数据除以对应频点的幅频响应特性系数，即可得到修正后的频域数据；修正后的频域数据表达式为：步骤3：通过逆傅里叶变换将修正后的频域数据转换到时域，得到修正后的冲击信号；逆傅里叶变换的过程如下：通过上述三个步骤，即可对受局部模态影响的原始的冲击信号进行修正。其中，所述步骤1中，通过实测数据得到系统幅频响应系数的方法包括激振器法。其中，所述步骤1中，通过实测数据得到系统幅频响应系数的方法包括锤击法。其中，所述步骤1中，通过实测数据得到系统幅频响应系数的方法包括扫频法。此外，本专利技术还提供一种导弹导引头薄壁位置冲击信号数据修正方法，其将薄壁结构件简化为单自由度弹簧阻尼系统,计算该单自由度弹簧阻尼系统的幅频响应特性系数，将幅频响应特性系数作为修正系数，将实测信号时域数据通过傅里叶变换转为频域数据，利用该幅频响应特性系数修正频域数据，对修正后的频域数据做逆傅里叶变换得到时域信号。其中，该方法可推广至其他薄壁结构件的冲击信号修正。其中，该方法的应用场合并不局限于导弹的导引头。其中，所述幅频响应特性系数利用固有频率和阻尼比信息理论计算得到，通过有限元计算得到，也可通过试验方法测量得到。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术技术方案将冲击信号的修正问题转化为已知传递系统和系统输出求系统输入的问题，系统的幅频响应特性和系统的输出都可通过试验测得。通过幅频响应可知输入信号经过传递系统后在各个频点的放大系数，再利用系统的输出即传感器测到的信号依据各频点的放大系数将其还原。最终，本专利技术可实现在不改变现有结构布局的条件下，测到更接近设备真实情况的冲击信号。附图说明图1是典型的幅频响应曲线示意图。图2-1及图2-2是导引头位置实测信号与冲击响应谱示意图。图3是导引头薄壁位置沿导弹轴向的幅频响应曲线示意图。图4-1及图4-2是导引头实测数据和修正信号的对比结果示意图。图5-1至图5-3是修正信号与仪器舱参考点位实测数据的对比结果示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。为解决现有技术问题，本专利技术提供一种导弹导引头薄壁位置冲击信号数据修正方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：通过理论计算或者实测得到系统的幅频响应特性系数；其中，所述幅频响应特性的理论计算过程如下：通过实测信号确定被测部位的固有频率fn和阻尼系数ξ；然后只考虑主要因素，将被测部位的薄壁结构件当作单自由度弹簧阻尼系统，把固有频率fn和阻尼系数ξ代入公式(1)，可求得被测部位的幅频响应特性系数，即冲击信号在各个频点的放大系数；公式(1)中η为各个频点的幅频响应特性系数，λ＝f/fn为各个频点f与固有频率fn的频率比；典型的幅频响应曲线如图1所示。其中，一个冲击信号是由不同频率成分信号组成的，要求各个频率成分(频点)的真实值。此处，f指代各个频率成分，也就是各个频点，也可称为频段。步骤2：对传感器测到的冲击信号进行傅里叶变换，将冲击信号的数据转换为频域数据；由于实测得到的冲击信号实际上是离散信号，因此采用离散傅里叶变换将其转换为频域数据；假设y＝{y0,y1,y2,…,yN-1}是冲击信号经过等时间间隔取样后的时间序列，其离散傅里叶变换的频域数据形式为：其中，i为复数的基本单位，k为时域数据变换到频域数据后的点；将变换后的频域数据除以对应频点的幅频响应特性系数，即可得到修正后的频域数据；修正后的频域数据表达式为：步骤3：通过逆傅里叶变换将修正后的频域数据转换到时域，得到修正后的冲击信号；逆傅里叶变换的过程如下：通过上述三个步骤，即可对受局部模态影响的原始的冲击信号进行修正。所述步骤1中，通过实测数据得到系统幅频响应系数的方法包括激振器法、锤击法、扫频法等，这些方法都比较成熟，在工程上得到了广泛的使用，因此本专利技术对此不展开介本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄壁位置冲击信号数据修正方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤1：通过理论计算或者实测得到系统的幅频响应特性系数；/n其中，所述幅频响应特性的理论计算过程如下：通过实测信号确定被测部位的固有频率f

【技术特征摘要】
1.一种薄壁位置冲击信号数据修正方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：通过理论计算或者实测得到系统的幅频响应特性系数；
其中，所述幅频响应特性的理论计算过程如下：通过实测信号确定被测部位的固有频率fn和阻尼系数ξ；然后将被测部位的薄壁结构件当作单自由度弹簧阻尼系统，把固有频率fn和阻尼系数ξ代入公式(1)，可求得被测部位的幅频响应特性系数，即冲击信号在各个频点的放大系数；
公式(1)中η为各个频点的幅频响应特性系数，λ＝f/fn为各个频点f与固有频率fn的频率比；



步骤2：对传感器测到的冲击信号进行傅里叶变换，将冲击信号的数据转换为频域数据；
由于实测得到的冲击信号实际上是离散信号，因此采用离散傅里叶变换将其转换为频域数据；假设y＝{y0,y1,y2,…,yN-1}是冲击信号经过等时间间隔取样后的时间序列，其离散傅里叶变换的频域数据形式为：



其中，i为复数的基本单位，k为时域数据变换到频域数据后的点；
将变换后的频域数据除以对应频点的幅频响应特性系数，即可得到修正后的频域数据；修正后的频域数据表达式为：



步骤3：通过逆傅里叶变换将修正后的频域数据转换到时域，得到修正后的冲击信号；逆傅里叶变换的过程如下：



通过上述三个步骤，即可对受局部模态影响的原始的冲击信号进行修...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫炜，高鹏，刘曦，蒋晓磊，黄静，武涛，栾前进，占伟，
申请(专利权)人：西安现代控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61