一种基于扭摆曲线寻找周期值的方法技术

本发明专利技术公开一种基于扭摆曲线寻找周期值的方法。采用振幅比测量法，利用位移传感器测量扭摆过程中的振幅变化并进行离散点采样。利用采集的离散点数据通过窗口移动算法，即以固定窗口大小５０个点为基准不断将数据队列进栈和出栈，不断建立连续５０个点的数组之和并更新得到ａ，ｂ，ｃ，当｜｜ｂ－ａ｜－｜ｂ－ｃ｜｜为最小，则可判断为幅值点，同时根据不同系统极值点处的分析可以判断出最佳极值点，此时记录下该点对应的横坐标时间，每相邻横坐标之差即为扭摆法测量中的周期大小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种构件扭摆法测量
，尤其涉及一种基于扭摆曲线寻找周期值的方法。
技术介绍
对于质量和外形形尺寸较大物体的转动惯量测量，最常用的是扭摆法，其关键技 术是无阻尼扭摆周期的测量。扭摆周期的测量目前国内外最常用的是光电计时法，这种测 量方法受测量环境和被测件形状的影响较大，在扭摆过程中系统阻尼较大时，测量精度较 低。即使利用多次周期平均的计算方法也不会减小测量误差，而利用振幅阻尼比测量法可 以将误差减小一个数量级。在振幅阻尼比测量法中关键在于如何寻找最佳周期值的大小， 从而能精确得到扭摆曲线的阻尼比，才能正确计算出构件转动惯量的大小。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有扭摆周期测试的缺陷，提供一种基于扭摆曲线寻找最佳周 期值的方法。 本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案 本专利技术基于扭摆曲线寻找周期值的方法，其特征在于包括如下步骤 步骤一从扭摆构件进行自由衰减时开始采集数据，同时当出现第一个波峰后开始记录数据； 步骤二 从经过第一个波峰后，以开始三个点为起始位置，建立从各自点开始的连 续50个点的数组之和分别得到a， b， c，并得到| | b-a | -1 b_c | | ; 步骤三以固定窗口大小50个点为基准不断将数据队列进栈和出栈，不断建立连 续50个点的数组之和并更新a，b，c，当更新后的| lb-a卜lb-cl |为最小，则b点为幅值点， 而且是该幅值重复点的第一个点； 步骤四将步骤三所述幅值点后挪7个点则得到了幅值重复点的中间点，记录下 所述中间点对应的横坐标时间； 步骤五通过步骤三得到不同峰值下的幅值对应的横坐标时间，相邻两个横坐标时间之差即是周期值大小。 步骤二所述三个点分别为0、50、100。 步骤三中当所述更新后a，b，c相等时，llb-a卜lb-cll为最小。 本专利技术方法简单，易于实现，能精确得到扭摆曲线的阻尼比，正确计算出构件转动惯量的大小。附图说明 图1是光电计数值与计数个数的关系图。 图2是扭摆曲线波峰处计数值与计数个数图。3 图3是扭摆曲线波峰值计算软件流程图。 具体实施例方式下面根据说明书附图并结合具体实施对本专利技术的技术方案进一步详细说明。 图1所示，纵坐标反映的是计数值大小，横坐标计数点个数。它是振幅随时间为不 断衰减的余弦曲线。为了更清楚说明技术方案，在具体实施例中，选用光电传感器提取扭摆 信号，也就是构件偏离平衡位置的弧度，并将其转化为计数电压信号，同时信号被采样频率 为500HZ的高速计数卡采集到工控机，凡是能实现高速计数卡达到500HZ的电路，采集卡， 新型功能器件或微处理器都属于相同功能的等效替代。 图2所示，由于扭摆系统在振幅最大的时候波形变化率最小，因此在波峰附近采 集到多次重复值的点，采集重复点的个数多少这是由采样频率决定的。采样频率越高，重复 点越多。本系统采用5. 464kg的标准件，由该图可以判断幅值为288处采样点个数为15，因 此窗口大小所取值应该大于15才能得到精确的幅值大小，对于质量大小不同的标准件窗 口大小是不同的。无论对于质量多少的构件，分析极值点附近的重复点都属于专利范畴，。 图3所讨论的该极值点的分析情况只适用于当前情况，对于不同幅值之下的幅值 附近的极值点的情况是不同，需要将不同的情况下的极值点具体分析。在实验操作中需要 对系统进行大量数据的统计，从而得到对每个幅值下的不同情况，进而才可以实时改变算 法，判断哪个点为极值的最佳点。具体步骤如下 步骤一 从构件开始进行自由衰减开始采集数据，同时判断第一次极值，当出现第 一个波峰后开始记录数据。步骤二 从经过一个波峰后开始记录数据，以开始三个点为起始位置，建立从各自 点开始的计算连续50个点的数组之和得到a， b， c，并计算| | b-a | -1 b_c | | 。 步骤三以固定窗口大小50个点为基准不断将数据队列进栈和出栈，不断建立连 续50个点的数组之和并更新得到a，b，c，当a，b，c三个值相等时，此时||b_ah|b-C||为 最小，则可判断为幅值点，而且是该幅值重复点的第一个点，如图2。 步骤四如图2，可将该点后挪7个点则得到了幅值重复点的中间点，也是幅值的 最佳点，此时记录下该点对应的横坐标时间。 步骤五通过步骤三可以得到不同峰值下的幅值对应的横坐标时间，相邻两个横 坐标时间之差即是周期值大小。权利要求，其特征在于包括如下步骤步骤一从扭摆构件进行自由衰减时开始采集数据，同时当出现第一个波峰后开始记录数据；步骤二从经过第一个波峰后，以开始三个点为起始位置，建立从各自点开始的连续50个点的数组之和分别得到a，b，c，并得到||b-a|-|b-c||；步骤三以固定窗口大小50个点为基准不断将数据队列进栈和出栈，不断建立连续50个点的数组之和并更新a，b，c，当更新后的||b-a|-|b-c||为最小，则b点为幅值点，而且是该幅值重复点的第一个点；步骤四将步骤三所述幅值点后挪7个点则得到了幅值重复点的中间点，记录下所述中间点对应的横坐标时间；步骤五通过步骤三得到不同峰值下的幅值对应的横坐标时间，相邻两个横坐标时间之差即是周期值大小。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于步骤二所 述三个点分别为0、50、100。3. 根据权利要求1所述的，其特征在于步骤三中 当所述更新后a，b，c相等时，I b-a卜lb-c |为最小。全文摘要本专利技术公开。采用振幅比测量法，利用位移传感器测量扭摆过程中的振幅变化并进行离散点采样。利用采集的离散点数据通过窗口移动算法，即以固定窗口大小50个点为基准不断将数据队列进栈和出栈，不断建立连续50个点的数组之和并更新得到a，b，c，当||b-a|-|b-c||为最小，则可判断为幅值点，同时根据不同系统极值点处的分析可以判断出最佳极值点，此时记录下该点对应的横坐标时间，每相邻横坐标之差即为扭摆法测量中的周期大小。文档编号G01M1/10GK101782451SQ201010129218公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日专利技术者于莉, 唐海洋, 陈亮亮, 陈仁文, 雷娴, 高尚 申请人:南京航空航天大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于扭摆曲线寻找周期值的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：从扭摆构件进行自由衰减时开始采集数据，同时当出现第一个波峰后开始记录数据；步骤二：从经过第一个波峰后，以开始三个点为起始位置，建立从各自点开始的连续５０个点的数组之和分别得到ａ，ｂ，ｃ，并得到｜｜ｂ－ａ｜－｜ｂ－ｃ｜｜；步骤三：以固定窗口大小５０个点为基准不断将数据队列进栈和出栈，不断建立连续５０个点的数组之和并更新ａ，ｂ，ｃ，当更新后的｜｜ｂ－ａ｜－｜ｂ－ｃ｜｜为最小，则ｂ点为幅值点，而且是该幅值重复点的第一个点；步骤四：将步骤三所述幅值点后挪７个点则得到了幅值重复点的中间点，记录下所述中间点对应的横坐标时间；步骤五：通过步骤三得到不同峰值下的幅值对应的横坐标时间，相邻两个横坐标时间之差即是周期值大小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仁文，高尚，陈亮亮，唐海洋，于莉，雷娴，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]