一种获取液体火箭发动机模态参数的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种获取液体火箭发动机模态参数的系统及方法，属于机械结构振型模态测试技术领域，该系统包括多个三轴加速度传感器、数据采集单元以及数据处理单元，其中，在液体火箭发动机上设定的激励信号测点位置布置有一个以上三轴加速度传感器，用于采集激励信号，激励信号由液体火箭发动机在地面进行热试车时产生；在液体火箭发动机上设定的响应信号测点位置布置有一个以上三轴加速度传感器，用于采集响应信号；且各三轴加速度传感器与数据采集单元信号连接；数据处理单元能够对激励信号与响应信号进行分析处理，获得液体火箭发动机的模态参数。该方法能够获取液体火箭发动机在较宽频率范围内的模态参数。在较宽频率范围内的模态参数。在较宽频率范围内的模态参数。

【技术实现步骤摘要】
一种获取液体火箭发动机模态参数的系统及方法


[0001]本专利技术属于机械结构振型模态测试
，具体涉及一种获取液体火箭发动机模态参数的系统及方法。

技术介绍

[0002]随着航天事业的不断发展，液体火箭发动机的推力不断增大，发动机的动力学环境也变得越来越恶劣。而液体火箭发动机结构中存在大量管路，如果其与激励之间发生耦合共振，则会在很短时间内产生疲劳断裂。因此掌握液体火箭发动机多管路的结构动力学特性，避开液体火箭发动机试车时的主导频率，对于其结构完整性有重要意义。
[0003]作为了解结构动态特性的重要手段，试验模态分析一方面可以改进结构设计，避开共振频率；另一方面可以为有限元模型修正提供准确的试验结果。
[0004]但是，传统的模态试验方案是在实验室中利用力锤或激振器作为激励源，测量各响应测点相对于激励点的频响函数，从而得到被测系统的模态参数，或根据模态仿真软件进行模拟获得系统的模态参数。上述方法都是基于实验室内完成，其激励的幅值过小，当激励传递至响应测点时，已经发生极大衰减，无法满足液体火箭发动机在较宽频率范围内的模态参数获取的实际需要。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种获取液体火箭发动机模态参数的系统，用于解决传统模态试验方案不能对液体火箭发动机产生有效的激励，从而无法获取液体火箭发动机在较宽频率范围内的模态参数的问题。
[0006]该获取液体火箭发动机模态参数的系统采用以下技术方案：
[0007]一种获取液体火箭发动机模态参数的系统，包括：多个三轴加速度传感器、数据采集单元以及数据处理单元；
[0008]在所述液体火箭发动机上设定的激励信号测点位置布置有一个以上所述三轴加速度传感器，用于采集激励信号，所述激励信号由所述液体火箭发动机在地面进行热试车时产生；在所述液体火箭发动机上设定的响应信号测点位置布置有一个以上所述三轴加速度传感器，用于采集响应信号；且各所述三轴加速度传感器与所述数据采集单元信号连接，所述三轴加速度传感器能够向所述数据采集单元发送所述激励信号与所述响应信号；
[0009]所述数据采集单元与所述数据处理单元信号连接，能够将接收的所述激励信号与所述响应信号发送至所述数据处理单元；
[0010]所述数据处理单元能够对接收的所述激励信号与所述响应信号进行分析处理，获得所述液体火箭发动机的模态参数。
[0011]进一步地，该系统还包括时统设备；
[0012]所述时统设备与所述三轴加速度传感器信号连接，能够在所述液体火箭发动机试车点火时，向各所述三轴加速度传感器发送触发指令，使各所述三轴加速度传感器同时采
集信号。
[0013]进一步地，所述激励信号测点位置设置于所述液体火箭发动机的推力室入口。
[0014]进一步地，所述响应信号测点位置设置于所述液体火箭发动机的管路上。
[0015]进一步地，所述数据处理单元能够加载并显示所述液体火箭发动机的3D模型，且在所述液体火箭发动机的3D模型上能够实时显示当前的响应信号测点位置和待测的响应信号测点位置。
[0016]进一步地，所述数据处理单元预设有模态参数分析软件。
[0017]进一步地，所述三轴加速度传感器为MEMS传感器。
[0018]此外，本专利技术还提供了一种获取液体火箭发动机模态参数的方法，该方法利用上述系统，获取液体火箭发动机的模态参数。该方法采用以下技术方案：
[0019]一种获取液体火箭发动机模态参数的方法，进行以下步骤：
[0020]步骤一：将三轴力传感器布置于液体火箭发动机的激励信号测点位置与响应信号测点位置；
[0021]步骤二：液体火箭发动机试车点火，布置于激励信号测点位置的三轴加速度传感器将采集的激励信号发送至数据采集单元，布置于响应信号测点位置的三轴加速度传感器将采集的响应信号发送至数据采集单元；
[0022]步骤三：数据采集单元将接收的激励信号与响应信号发送至数据处理单元；
[0023]步骤四：数据处理单元将接收的激励信号与响应信号进行分析处理，获得液体火箭发动机的模态参数。
[0024]有益效果：
[0025](1)该获取液体火箭发动机模态参数的系统组成包括三轴加速度传感器、数据采集单元以及数据处理单元，系统组成简单，只需要在液体火箭发动机在地面进行热试车时，通过数据处理单元分析处理三轴加速度传感器采集的激励信号以及响应信号，就能获得液体火箭发动机在较宽频率范围内的模态参数，解决了传统模态试验方案无法对液体火箭发动机施加有效的激励，从而无法获取液体火箭发动机在较宽频率范围内的模态参数的问题。
[0026](2)时统设备与各三轴加速度传感器信号连接，能够在液体火箭发动机点火时，向各三轴加速度传感器发送触发指令，各三轴加速度传感器同时采集信号，使得各三轴加速度传感器之间采集的信号有统一的时间基准，保证了后续数据处理单元能通过三轴加速度传感器采集的信号准确得到液体火箭发动机的模态参数。
[0027](3)在液体火箭发动机的推力室入口设置激励信号测点，并在激励信号测点位置布置三轴加速度传感器，保证了液体火箭发动机在地面热试车点火时，传感器能够准确地采集到激励信号，进而保证了准确获取液体火箭发动机模态参数。
[0028](4)在液体火箭发动机的管路上设置响应信号测点，并在响应信号测点布置三轴加速度传感器，保证了液体火箭发动机在地面热试车点火产生巨大推力的工况下，响应信号测点处的三轴加速度传感器能够准确地采集到响应信号，进而能够准确掌握液体火箭发动机管路的结构动力学特性。
[0029](5)液体火箭发动机的3D模型上能够实时显示当前响应信号测点位置和待测响应信号测点位置，避免了实际测点与软件设置的测点不对应，导致测量结果出现偏差的问题，
而且使获取液体火箭发动机模态参数的过程更加直观，提高测试效率。
[0030](6)三轴加速度传感器选用MEMS传感器，能够满足小型化的需求。
[0031](7)通过液体火箭发动机地面热试车点火产生的推力作为激励信号，进而获得液体火箭发动机的模态参数的方法，解决了传统利用力锤或激振器作为激励源的模态试验方案无法对液体火箭发动机施加有效的激励，从而无法获取液体火箭发动机在较宽频率范围内的模态参数的问题。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例一提供的获取液体火箭发动机模态参数的系统的结构示意图；
[0033]图2为图1中模态参数识别软件的功能布局示意图。
具体实施方式
[0034]以下结合附图并举实施例，对本专利技术详细说明。
[0035]实施例一：
[0036]如图1所示，一种获取液体火箭发动机模态参数的系统，其组成包括：多个三轴加速度传感器、数据采集单元单元以及数据处理单元，其中：
[0037]在液体火箭发动机上设定的激励信号测点位置布置一个以上三轴加速度传感器，用于采集激励信号，该激励信号由液体火箭发动机在地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取液体火箭发动机模态参数的系统，其特征在于，包括：多个三轴加速度传感器、数据采集单元以及数据处理单元；在所述液体火箭发动机上设定的激励信号测点位置布置有一个以上所述三轴加速度传感器，用于采集激励信号，所述激励信号由所述液体火箭发动机在地面进行热试车时产生；在所述液体火箭发动机上设定的响应信号测点位置布置有一个以上所述三轴加速度传感器，用于采集响应信号；且各所述三轴加速度传感器与所述数据采集单元信号连接，所述三轴加速度传感器能够向所述数据采集单元发送所述激励信号与所述响应信号；所述数据采集单元与所述数据处理单元信号连接，能够将接收的所述激励信号与所述响应信号发送至所述数据处理单元；所述数据处理单元能够对接收的所述激励信号与所述响应信号进行分析处理，获得所述液体火箭发动机的模态参数。2.如权利要求1所述的一种获取液体火箭发动机模态参数的系统，其特征在于，还包括时统设备；所述时统设备与所述三轴加速度传感器信号连接，能够在所述液体火箭发动机试车点火时，向各所述三轴加速度传感器发送触发指令，使各所述三轴加速度传感器同时采集信号。3.如权利要求1或2所述的一种获取液体火箭发动机模态参数的系统，其特征在于，所述激励信号测点位置设置于所述液体火箭发动机的推力室入口。4.如权利要求1或2所述的一种获取液体火...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜黎，刘华，黎雄威，杜德渝，宋金城，
申请(专利权)人：北京航天计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：