一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置及方法，属于冲击测试或航空结构动力学技术领域。本发明专利技术在已有的Hopkinson杆装置上，采用变端面环形组合方式的子弹，通过调整内外环形子弹的几何形状与位置方式，可以产生三组及以上变脉宽、变幅值加速度标准计量脉冲。本发明专利技术不仅可以提高试验效率，还可以根据试验需求激励处不同脉宽幅值的波形。装置简单易操作，通过调整环形子弹的几何形状与位置方式，可以满足不同脉宽幅值的要求。内外端面上贴有的不同材料属性调整垫，可以通过改变材料的波阻抗补偿激励脉冲幅值不同状态的结果。使用该方法产生的变标准计量脉冲幅值，同样适用于各类加速度计动态线性度的精确标定。于各类加速度计动态线性度的精确标定。于各类加速度计动态线性度的精确标定。

【技术实现步骤摘要】
一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置及方法，属于冲击测试或航空结构动力学


技术介绍

[0002]加速度计的动态特性在整个加速度的应用系统中占据着至关重要的地位。为了获得加速度计动态特性的精确描述，需要对加速度计进行动态校准。现有的加速度计校准主要是通过单频振动或者脉冲冲击来对加速度计进行动态校准。但随着加速度计性能的提升，以及对被测信号的幅值和脉宽要求越来越高，现有的冲击激励方式存在着重复性低、数据不准确、操作过程复杂等问题。
[0003]特别是在实际使用中，往往需要对不同频率响应的加速度计进行校准，能否产生高质量的不同脉宽的标准激励信号将直接影响到校准结果。本专利技术公开的一种基于Hopkinson杆产生变脉冲加速度激励信号的方法，可以通过使用变端面环形组合方式的子弹，在Hopkinson杆内产生需要的变幅值脉宽的信号，并应用于各类加速度计动态线性度的精确标定中。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决基于现有技术为了获得所需的脉冲信号，通常需要不间断的对子弹的类型和结构进行更换的问题，提供一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置及方法；本专利技术改进后的变端面环形组合方式的子弹以及端面的补偿材料，可以获得变脉宽变幅值的加速度脉冲，材料的波阻抗可以用来补充幅值造成偏差的影响。最主要是为了产生高幅值、宽脉宽的加速度脉冲，需要用变端面环形组合方式的子弹，这就会涉及调整子弹的几何形状、子弹的相对位置以及合理使用不同材料的调整垫，完成所需要的测试结果。
[0005]本专利技术的目的是通过下式技术方案实现的。
[0006]一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置，在已有的Hopkinson杆装置上，采用变端面环形组合方式的子弹，通过调整内外环形子弹的几何形状与位置方式，可以产生三组及以上变脉宽、变幅值加速度标准计量脉冲。具体包括：气压源、阀门控制器、气动发射炮、枪管、校准杆、应变计、真空夹具、加速度计和变端面环形组合方式的子弹；
[0007]所述子弹由两部分组成，长度较短的是外环子弹，长度较长的是内环子弹；将环形组合子弹放置于气动发射炮的底部，使得子弹撞击校准杆的端面，借助位于金属校准杆侧面的应变计和安装在杆另一端的加速度计依次检测，得到g值的激励及响应数据。
[0008]根据试验指标脉宽和幅值需求，对环形组合子弹的相对位置进行切换，得到g值的激励及响应数据。
[0009]可以通过在子弹尾部增加不同类型材料的调整垫以达到改变脉宽的目的，正如先期试验结果所呈现的，冲击载荷不同，脉冲的宽窄也不尽相同；利用对欧拉公式的推导，确
定出冲击载荷与材料弹性模量之间的关系，从公式中可以看出，针对同种子弹，在确保转速n、转动惯量I、质量m、半径r、一致的条件下，材料弹性模量的大小决定着冲击载荷的强度；
[0010]通过调整子弹前端与校准杆的有效碰撞面积，以达到改变脉宽幅值的目的；与权利要求2所描述的一样，冲击力的大小决定着脉宽幅值的程度；通过公式推导，确定出冲击力与有效接触面积的关系，从公式中可以看出，通过环形组合方式形成的子弹，在质量m、动载系数C
d
、一致的条件下，有效碰撞面积的大小决定着冲击载荷的强度；
[0011]利用上述装置进行测试的方法为：
[0012]方法(1)：环形组合方式的子弹中的内环子弹的弹头位置领先于外环子弹的撞击端ε1的距离，在内环子弹的尾部胶接橡胶或者毛毡的调整垫，随后调整气压源达到预定值，将环形组合子弹放置于气动发射炮的底部，操纵阀门控制器，这时环形组合子弹将撞击校准杆的端面，可以通过位于金属校准杆侧面的应变计和安装在杆另一端的加速度计依次检测，得到g值的第一组激励及响应数据；
[0013]方法(2)：环形组合方式的子弹中的外环子弹的弹头位置领先于内环子弹的撞击端ε2的距离，在内环子弹的尾部胶接橡胶或者毛毡的调整垫，调整垫的材料需要与方法的材料保持一致，随后调整气压源达到预定值，将环形组合子弹放置于气动发射炮的底部，操纵阀门控制器，这时环形组合子弹将撞击校准杆的端面，可以通过位于金属校准杆侧面的应变计和安装在杆另一端的加速度计依次检测，得到g值的第二组激励及响应数据；
[0014]方法(3)：将环形组合方式的子弹中的外环子弹的尾部与内环子弹尾部保持平齐，并在内外环子弹的尾部同时胶接橡胶或者毛毡的调整垫，调整垫的材料需要与上述方法和的材料保持一致，随后调整气压源达到预定值，将环形组合子弹放置于气动发射炮的底部，操纵阀门控制器，这时环形组合子弹将撞击校准杆的端面，并通过位于校准杆侧面的应变计和安装在杆另一端的待测加速度计分别记录，得到g值的第三组激励及响应数据；可以根据试验指标的需要，通过选择调整垫的材料类型，得到至少六组激励及响应的数据；
[0015]重复上述方法，通过选择调整垫的材料类型，可以得到至少六组激励及响应的数据。通过相关的线性拟合，从而计算得到加速度计输出的脉冲响应，完成对变幅值加速度计的动态线性度的校准。
[0016]有益效果：
[0017]1、本专利技术的一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置，采用环形组合方式的两枚子弹，通过形状的调节和变相对位置的改变，产生变脉宽幅值的加速度激励信号，测试精度高，重复性好。优化设计后的子弹操纵简易可行，缩减了频繁更换子弹类型时的步骤，提高了子弹撞击校准杆对中性的精度，激励出的信号参数也可以利用调整垫的波阻抗得到补偿。
[0018]2、本专利技术的一种产生变脉宽幅值的加速度激励方法，可以实现对应变计记录的多组数据进行线性拟合，并可以较方便的计算出响应的拟合参数，利用该拟合出的线性关系与加速度计输出的脉冲响应进行对比验证。较容易完成对变幅值加速度计的动态线性度的校准。
附图说明
[0019]图1本专利技术的装置结构示意图；
[0020]图2本专利技术变端面环形组合方式子弹示意图；
[0021]图3本专利技术变端面环形组合方式子弹内环子弹领先于外环子弹示意图；
[0022]图4本专利技术变端面环形组合方式子弹外环子弹领先于内环子弹示意图；
[0023]图5本专利技术变端面环形组合方式子弹内外环子弹尾部保持平齐示意图。
[0024]其中，1—气压源、2—阀门控制器、3—气动发射炮、4—枪管、5—校准杆、6—应变计、7—真空夹具、8—加速度计、9—环形组合方式的子弹、10—调整垫、11—螺纹孔、12—沉头螺钉。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施案例对本专利技术做进一步说明。
[0026]一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置，由变端面环形组合方式的子弹9和子弹端部的调整垫10代替原有的单一子弹结构。具体包括：气压源1、阀门控制器2、气动发射炮3、枪管4、校准杆5、应变计6、真空夹具7、加速度计8和变端面环形组合方式的子弹9；它们分别组成了发射部分、传输部分和响应部分；环形组合方式的子弹9是采用双弹结构嵌套在一起，内环子弹整体结构偏长，撞击端呈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置，包括：气压源、阀门控制器、气动发射炮、枪管、校准杆、应变计、真空夹具和加速度计；其特征在于：还包括变端面环形组合方式的子弹，所述子弹由两部分组成，长度较短的是外环子弹，长度较长的是内环子弹；将环形组合子弹放置于气动发射炮的底部，使得子弹撞击校准杆的端面，借助位于金属校准杆侧面的应变计和安装在杆另一端的加速度计依次检测，得到g值的激励及响应数据。2.如权利要求1所述一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置，其特征在于：根据试验指标脉宽和幅值需求，对环形组合子弹的相对位置进行切换，得到g值的激励及响应数据。3.如权利要求1所述一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置，其特征在于：通过在子弹尾部增加不同类型材料的调整垫以达到改变脉宽的目的；冲击载荷与材料弹性模量之间的关系，从公式中可以看出，针对同种子弹，在确保转速n、转动惯量I、质量m、半径r、一致的条件下，材料弹性模量的大小决定着冲击载荷的强度。4.如权利要求1所述一种产生变脉宽幅值的加速度激励装置，其特征在于：通过调整子弹前端与校准杆的有效碰撞面积，以达到改变脉宽幅值的目的；冲击力的大小决定着脉宽幅值的程度；所述冲击力与有效接触面积的关系，通过环形组合方式形成的子弹，在质量m、动载系数C
d
、一致的条件下，有效碰撞面积的大小决定着冲击载荷的强度。5.通过如权利要求1所述装置产生激励的方法，其特征在于：方法1：环形组合方式的子弹中...

【专利技术属性】
技术研发人员：田森，刘渊，梁志国，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：