一种帆板铰链动态刚度测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种帆板铰链动态刚度测量系统及测量方法，数据采集仪通过数据线将采集到的激力电信号、应变的电信号以及动态位移值进行处理，将输入的模拟电信号转化成数字电信号输出，传入数据采集与处理的计算机；计算机根据应变与力矩的关系即可得到帆板铰链上施加的动态力矩的大小，最终得到帆板铰链在该动态力距作用下而产生动态变形对应的动态弯曲角；根据动态力矩、动态弯曲角和动刚度的关系，通过计算机处理即可得到帆板铰链的动刚度曲线，实现对动刚度的测量。本发明专利技术结构简单、使用便捷、操作方便、调节范围广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于刚度测量领域，具体来说是，用于帆板铰链的动态刚度测量。
技术介绍
帆板铰链是连接帆板与帆板之间的重要机构，以前人们设计和使用帆板系统时，对铰链只考虑其静态刚度参数，随着铰链使用的深入，人们发现这种处理存在诸多的弊端，原因有如下几点(1) 由于铰链为机构件，因此铰链内部存在一定的间隙，而它的静态力学性能参数不能够反映间隙的力学特性；(2) 由于铰链为机构件，因此铰链内部存在干摩擦，同时干摩擦具有强非线性特性，它会随着铰链状态的不同而发生变法，而它的静态力学性能参数不能够反映干摩擦的力学特性。帆板铰链在应用的实践表明，由于铰链在工作时，其受到的外界激励为动态力，因此铰链的特性受到它的动态刚度支配而不是静态刚度(静载荷下抵抗变形的能力)，测量得到帆板铰链的动态刚度(动载荷下抵抗变形的能力)具有重要的实际工程意义。目前，国内还没有对帆板铰链进行动态刚度测量的有效、简单、易于操作的测量系统。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中的不足，为帆板铰链的动态刚度测量提供，为帆板铰链的强度设计和安全使用提供可靠的测试数据。本专利技术一种帆板铰链动态刚度测量装置，包括激光测振头、激光测振仪、电阻应变仪、数据采集仪、计算机、力锤、应变片、帆板铰链、安装平台、支架、配重块、附加梁、激光测振反光贴片、激光测振头支架；安装平台上有一支座，支座上开有两组水平通孔，用于与帆板铰链下端连接，帆板铰链上端与附加梁连接；附加梁与安装平台的安装平面垂直。附加梁顶部两侧对称安装配重块，帆板铰链竖直中心线上延长线上，距帆板铰链上端2~3厘米处的附加梁上粘贴四个应变片，应变片通过数据线与电阻应变仪连接；在所述支座上的两组通孔水平连接线的中心贴有激光测振反光贴片，位于支座上通孔的水平连接线上；帆板铰链上端的外壁中心处贴有激光测振反光贴片，激光测振反光贴片中心与帆板铰链上端螺栓孔中心处于同一水平线上。4支架上安装有激光测振头支架、激光测振仪、电阻应变仪、数据采集仪、计算机；激光测振仪、电阻应变仪、力锤、计算机与数据采集仪、以及激光测振头与激光测振仪间均由数据线连接。所述激光测振头支架用来支撑和调节激光测振头空间位置。所述激光测振头通过分光镜产生两束等强的激光束， 一束为信号光束，另一束为参考光束；所述的信号光束通过透镜聚焦入射到被测物体帆板铰链表面的激光测振反光贴片，激光测振反光贴片反射或散射回来的信号光束和参考光束在激光测振头内的光敏元件上产生干涉现象，同时光敏元件上由干涉现象得到的电信号被传送到激光测振仪。所述激光测振仪对激光测振头内的光敏元件得到的电信号解码处理，得到帆板铰链上端和下端的动态位移值，最后将动态位移值通过数据线传送到数据采集仪；所述电阻应变仪与附加梁上的4个应变片和数据采集仪相连，当附加梁下端的应变片产生由应变引起电阻变化时，电阻变化以电信号的形式通过数据线传输到电阻应变仪，电阻应变仪将电信号转换成模拟电信号通过数据线发送给数据采集仪；所述数据采集仪通过数据线将采集到的激力电信号、应变的电信号以及动态位移值的4莫拟进行处理，将输入的模拟电信号转化成数字电信号输出，传入数据采集与处理的计算机；所述计算机对数字电信号的应变、以及应变与力矩的关系进行处理，得到帆板铰链上的动态力矩的大小，通过此动态力矩的大小与由激光测振仪测得的动态位移值直接得出帆板铰链的动态变形角度，从而得到帆板铰链在该动态力距作用下而产生动态变形对应的动态弯曲角。根据动态力矩、动态弯曲角和动刚度的关系/ = &， /为动态力矩，A为动刚度，x为动态弯曲角，通过计算机处理得到帆板铰链的动刚度曲线。本专利技术的优点在于1、 本专利技术中帆板铰链的动态变形的弯曲角度直接由激光测振仪实时测得的动态位移值得出；帆板铰链的动态变力矩直接由电阻应变仪实时测得的动态应变值得出，因此本专利技术实现了对于帆板铰链的动态刚度的测量；2、 本专利技术中帆板铰链承受的动态力矩的频率通过改变附加梁上安装的配重块质量进行调节，调节范围广，操作方便；3、 本专利技术在测量时通过粘贴在附加梁下端的应变片直接测量得到附加梁下端的应变，因此不需要考虑附加梁对动态力矩的传递影响；4、 本专利技术中激光测振头同时测取附加梁上端和下端的位移，可得到附加梁对于安装平台的相对位移，消除了噪声对测量结果的影响；5、 本专利技术有结构简单、使用便捷。附图说明图l为本专利技术装置整体示意图；图2为本专利技术安装平台结构示意图3为本专利技术帆板铰链与安装平台、附加梁安装正面示意图。图中1-激光测振头、2-激光测振仪、3-电阻应变仪、4-数据采集仪、5-计算机、6-力锤、7-应变片、8-帆板铰链、9-安装平台、10-支架、11-配重块、12-附加梁、13-激光测振反光贴片、14-激光测振头支架、901-支座、902-通孔、801-螺栓孔具体实施例方式本专利技术帆板铰链动态刚度测量系统，如图1所示，包括激光测振头1、激光测振仪2、电阻应变仪3、数据采集仪4、计算机5、力锤6、应变片7、帆板铰链8、安装平台9、支架IO、配重块ll、附加梁12、激光测振反光贴片13、激光测振头支架14。如图2所示，安装平台9为一7jc平安装用平台，安装平台9上方有一支座901，支座901上开有两组水平通孔902，用来安装帆板铰链8。在所述支座901上的两组通孔902水平连接线的中心贴有激光测振反光贴片13。如图3所示，所述的帆板铰链8下端与支座901通过铰链螺栓固定连接，帆板铰链8上端与附加梁12的下端通过铰链螺栓固定连接，安装之后保证附加梁12与安装平台9的安装平面垂直。在所述帆板铰链8竖直中心线上延长线上，距帆板铰链8上端2 3厘米处的附加梁12上粘贴四个应变片7，应变片7通过数据线与电阻应变仪3连接。在附加梁12顶部两侧对称安装配重块11，通过改变配重块11质量，可对帆板铰链8承受的动态力矩的固有频率进行调节。在两个帆板铰链8上端的外壁中心处贴有激光测振反光贴片13,激光测振反光贴片13中心与帆板铰链8上端螺栓孔801中心处于同一水平线上。激光测振头支架14、激光测振仪2、电阻应变仪3、数据采集仪4、计算机5固定在支架10上。其中激光测振头支架14用来支撑和调节激光测振头1空间位置，使得激光测振头l射出的激光对准激光测振反光贴片13，保证射出的激光具有良好的反射性，以达到良好的测量效果。所述的激光测振头1通过分光镜产生两束等强的激光束， 一束为信号光束，另一束为参考光束。所述的信号光束通过透镜聚焦入射到被测物体帆板铰链8表面的激光测振反光贴片13，激光测振反光贴片13反射或散射回来的信号光束和参考光束在激光测振头1内的光敏元件上产生干涉现象，同时光敏元件上由干涉现象得到的电信号被传送到激光测振仪2。激光测振仪2 —端与激光测振头1连接，另一端与数据采集仪4相连，激光测振仪2对激光测振头1内的光敏元件得到的电信号解码处理，可得到帆板铰链8上端和下端的动态位6移值，最后将动态位移值通过数据线传送到数据釆集仪4。电阻应变仪3 —端与附加梁12上的4个应变片7相连，另一端与数据釆集仪4相连，当附加梁12下端的应变片7产生由应变引起电阻变化时，电阻变化以电信号的形式通过数据线传输到电阻应变仪3，电阻应变仪3将电信号转换成模拟电信号通过数据线发送给数据采集仪4。力锤6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种帆板铰链动态刚度测量装置，其特征在于：包括激光测振头、激光测振仪、电阻应变仪、数据采集仪、计算机、力锤、应变片、帆板铰链、安装平台、支架、配重块、附加梁、激光测振反光贴片、激光测振头支架；　安装平台上有一支座，支座上开有两组水平通孔，用来与帆板铰链下端连接，帆板铰链上端与附加梁连接；　附加梁顶部两侧对称安装配重块，帆板铰链竖直中心线上延长线上，距帆板铰链上端２～３厘米处的附加梁上粘贴四个应变片，应变片通过数据线与电阻应变仪连接；　在所述支座上的两组通孔水平连接线的中心贴有一个激光测振反光贴片；帆板铰链上端的外壁中心处贴有两个激光测振反光贴片，且每个激光测振反光贴片中心与帆板铰链上端螺栓孔中心处于同一水平线上；　支架上安装有激光测振头支架、激光测振仪、电阻应变仪、数据采集仪、计算机；　激光测振仪、电阻应变仪、力锤、计算机与数据采集仪、以及激光测振头与激光测振仪间均由数据线连接；　所述激光测振头支架用来支撑和调节激光测振头空间位置；　所述激光测振头通过分光镜产生两束等强的激光束，一束为信号光束，另一束为参考光束；所述的信号光束通过透镜聚焦入射到被测物体帆板铰链表面的激光测振反光贴片，激光测振反光贴片反射或散射回来的信号光束和参考光束在激光测振头内的光敏元件上产生干涉现象，同时光敏元件上由干涉现象得到的电信号被传送到激光测振仪；　所述激光测振仪对激光测振头内的光敏元件得到的电信号解码处理，得到帆板铰链上端和下端的动态位移值，最后将动态位移值通过数据线传送到数据采集仪；　所述电阻应变仪与应变片和数据采集仪相连，当附加梁下端的应变片产生由应变引起电阻变化时，电阻变化以电信号的形式通过数据线传输到电阻应变仪，电阻应变仪将电信号转换成模拟电信号通过数据线发送给数据采集仪；所述力锤用来敲击附加梁上端的配重块，使附加梁产生振动，同时力锤上的力传感器测量激力，并将由力传感器测量得到的激力电信号通过数据线传送到数据采集仪；　所述数据采集仪通过数据线将采集到的激力电信号、应变的电信号以及动态位移值的模拟信号进行处理，将模拟电信号转化成数字电信号输出，传入计算机；　所述计算机对数字电信号的应变、以及应变与力矩的关系进行处理，得到帆板铰链上的动态力矩的大小，通过此动态力矩的大小与由激光测振仪测得的动态位移值直接得出帆板铰链的动态变形角度，从而得到帆板铰链在该动态力距作用下而产生动态变形对应的动态弯曲角；根据动态力矩、动态弯曲角和动刚度...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵寿根，张永亮，黎康，王静涛，刘一武，吴大方，杨嘉陵，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]