專利名稱：一種大范圍測量物體受力振動數(shù)據(jù)的修正方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量技術領域，尤其是一種物體受力振動數(shù)據(jù)的修正方法。
背景技術：
為了完整反應物體受力情況，許多工程應用和科學研究工作中需要對物體進行受
力動態(tài)應變測量?！犊萍紤谩?008年第37巻第1期"應變式稱重傳感器的動態(tài)特性" 一文介紹了應變式稱重傳感器動態(tài)特性的測量方法，專利號為200410073120.0的中國 專利公開了一種平面應變測量傳感器，上述技術方案都是用金屬電阻應變片或半導體—— 應變傳感器進行動態(tài)測量，存在以下問題傳感器動態(tài)測量頻響范圍小，在中高頻動 態(tài)特性有損失，測量結果不能完全反映物體受力時中高頻的動態(tài)特性。但是，物體受 力發(fā)生突變主要集中在中高頻范圍，這樣，普通測力方法無法測量受力發(fā)生的突變從 而難以大范圍埔捉測量的全部動態(tài)特性，而突變動態(tài)特性又是工程應用和科學重點研 究的對象。動態(tài)應變傳感器一般都是在平穩(wěn)情況下測量的，而物體受力狀態(tài)的突變動 態(tài)特性往往有振動出現(xiàn)。例如，在汽輪發(fā)電機中，突變現(xiàn)象均會伴隨著出現(xiàn)異常振動， 這往往是機組發(fā)生故障的前兆；在空氣動力學中，在失速狀態(tài)下的飛機通常會產(chǎn)生劇 烈抖動；在故障診斷中，常常通過突變和振動來發(fā)現(xiàn)故障的位置。由于物體的突變伴 有振動發(fā)生，現(xiàn)有技術無法準確測量或造成測量誤差。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術測量頻響范圍小和無法準確測量物體受力的不足，本發(fā)明提供 了一種大范圍測量物體受力振動數(shù)據(jù)修正方法，采用聚偏氟乙烯材料制作的高靈敏度 動態(tài)應變傳感器，可以大范圍捕捉測量的全部動態(tài)特性，并針對因振動而產(chǎn)生應變數(shù) 據(jù)的測量誤差對數(shù)據(jù)進行修正，達到準確測量的目的。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括下述步驟
步驟一用聚偏氟乙烯材料制作長20mm 、寬20mm、厚200—280pm的動態(tài)應變 傳感器，用聚偏氟乙烯材料制作厚100—32(^m、直徑20mm的振動傳感器。
步驟二在物體需要測量的位置上安裝動態(tài)應變傳感器、振動傳感器和應變片， 所述動態(tài)應變傳感器、振動傳感器和應變片一字排開，彼此間隔為l-2ram。動態(tài)應變傳 感器、振動傳感器、應變片均采用35mmX35mmX10mm的屏蔽盒屏蔽后連接大地。動態(tài)應變傳感器測量動態(tài)應變，應變片測量直流應變，振動傳感器測量振動頻率。 步驟三在工作環(huán)境中測量物體受力出現(xiàn)振動的頻率范圍f冊一 f振高。 步驟四振動標定準備，把被測物體安裝在標準振動臺上，安裝后保證動態(tài)應變
傳感器、振動傳感器、應變片的電壓輸出均為零。
步驟五振動標定步驟，擴大物體在工作環(huán)境中的振動頻率范圍至頻率范圍f振低
—f^的1.2倍。把這個范圍工作劃分為至少N個(N是任意自然數(shù))振動頻率點并控制標
準振動臺工作。測量得到N個(N是任意自然數(shù))振動頻率fNjs、動態(tài)應變傳感器電壓
v ',細、應變片電壓w應振并分別放大后進行存儲。
步驟六測量過程，將物體放在工作環(huán)境中進行實時測量，分別測量振動傳感器 輸出頻率fN振測、動態(tài)應變傳感器電壓VN動測、'應變片電壓VM應測并分別放大后進行存儲到 數(shù)據(jù)修正模塊中。
步驟七數(shù)據(jù)修正，在某個頻率下査詢數(shù)據(jù)修正模塊中振動標定與測量振動傳感 器輸出頻率關系符合fN振z fN振測。計算動態(tài)應變傳感器在該頻率下的輸出電壓VN動輸出
=VN動測一 Vn動振，應變片在該頻率下的輸出電壓VN附俞出=Vn應'測一 Vn應振。重復本步驟 再計算出其它頻率下的輸出電壓。
本發(fā)明的有益效果是針對現(xiàn)有技術動態(tài)測量頻響范圍小，不能完全反映突變動 態(tài)特性的不足，以及因為振動產(chǎn)生測量不準確的缺陷，本發(fā)明采用了大范圍動態(tài)測量 和對應變測量誤差進行數(shù)據(jù)修正的方法，取得了大范圍動態(tài)測量，并獲得準確的數(shù)據(jù)。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
附圖1是本發(fā)明硬件方框原理圖
附圖2是本發(fā)明步驟流程圖
具體實施例方式
本系統(tǒng)硬件如附圖l所示，包括動態(tài)應變傳感器、應變片、振動傳感器、放大及AD 轉換器l、放大及AD轉換器2、放大及AD轉換器3、單片計算機和數(shù)據(jù)修正模塊。動態(tài)應 變傳感器、應變片和振動傳感器固定在被測物體上，并分別通過放大及AD轉換器1、放 大及AD轉換器2、放大及AD轉換器3連接單片計算機，單片計算機連接數(shù)據(jù)修正模塊， 并輸出動態(tài)應變、振動信號和直流應變。方法實施例l:
如圖2所示，本發(fā)明包括以下步驟
1、 用規(guī)格為長20ram、寬20mni、厚220um的聚偏氟乙烯材料制作動態(tài)應變傳感器， 用規(guī)格厚135um、直徑20 mm的聚偏氟乙烯材料制作振動傳感器。
2、 在物體需要測量表面的幾何中心面上安裝動態(tài)應變傳感器、振動傳感器、應變 傳感器一字排開彼此間隔為1-2mm。動態(tài)應變傳感器、振動傳感器、應變片均釆用35mm X35mmX10mm的屏蔽盒并連接大地。動態(tài)應變傳感器測量動態(tài)應變，應變片測量直 流應變，振動傳感器測量振動。
3、 在工作環(huán)境中測量物體狀態(tài)受力出現(xiàn)振動的頻率范圍是O. 012HZ _25 HZ。
4、 振動標定準備把物體安裝在型號是GD-16的標準振動臺上，安裝后保證動態(tài) 應變傳感器的輸出電壓V。^振動傳感器的輸出電壓V。^應變片的輸出電壓V。^均為 零。
5、 振動標定步驟振動標定的振動頻率0.01HZ—30 HZ。在0.01HZ—30 HZ范圍 內(nèi)劃分為1000個振動頻率并控制標準振動臺工作。測量得到1000個振動頻率fN振、動 態(tài)應變傳感器電壓VN^振、應變片化應報并存入數(shù)據(jù)修正模塊中。改變下一個振動頻率， 重復本步驟得到1000個動態(tài)應變傳感器VN動板電壓值和應變片VN應《電壓值。
6、 測量過程將物體放在工作環(huán)境進行實時測量，分別測量振動傳感器輸出頻
率fN測振、動態(tài)應變傳感器電壓VN測動、應變片電壓VM測應送入單片計算機。
7、 數(shù)據(jù)修正:在5 HZ頻率下，查詢數(shù)據(jù)修正模塊中振動標定是5HZ的頻率。計算 動態(tài)應變傳感器在5HZ頻率下電壓是VN應輸出=Vn應'《 — Vn應振，應變片在5HZ頻率下電 壓是VN應輸出=Vn應測一Vn應振。重復第7步驟再計算出其它頻率下輸出電壓。
方法實施例2 :
如圖2所示，本發(fā)明包括以下步驟
1、 用規(guī)格為長20mm、寬20mm、厚230pm的聚偏氟乙烯材料制作動態(tài)應變傳感 器，用規(guī)格厚140pm、直徑20mm的聚偏氟乙烯材料制作振動傳感器。
2、 在物體需要測量表面的幾何中心面上安裝動態(tài)應變傳感器、振動傳感器、應變 片一字排開彼此間隔為1-2mm。動態(tài)應變傳感器、振動傳感器、應變片均采用35mmX 35mmX10mm的屏蔽盒并連接大地。動態(tài)應變傳感器測量動態(tài)應變，應變片測量直流應變，振動傳感器測量振動。
3、 在工作環(huán)境中測量物體狀態(tài)受力出現(xiàn)振動的頻率范圍是0.006HZ—20HZ。
4、 振動標定準備把物體安裝在型號是GD-16的標準振動臺上，安裝后保證動態(tài) 應變傳感器的輸出電壓V。 a、振動傳感器的輸出電壓V。 ffi、應變片的輸出電壓V。 g均為零。
5、 振動標定步驟振動標定的振動頻率0.005HZ一24HZ。在O. 005HZ 一24 HZ范 圍內(nèi)劃分為800個振動頻率并控制標準振動臺工作。測量得到800個振動頻率fN振、動
態(tài)應變傳感器電壓VN動振、應變片VN應振并存入數(shù)據(jù)修正模塊中。改變下一個振動頻率，
重復第5步驟得到800個動態(tài)應變傳感器W動板電壓值和應變片VN )別辰電壓值。
6、 測量過程將物體放在工作環(huán)境進行實時測量，分別測量振動傳感器輸出頻率
fN測板、動態(tài)應變傳感器電壓VN'測動、應變片電壓VM測應送入單片計算機。
7、 數(shù)據(jù)修正在8 HZ頻率下，查詢數(shù)據(jù)修正模塊中振動標定是8HZ的頻率。計算 動態(tài)應變傳感器在8HZ頻率下電壓輸出公式Vn幼瑜出二VN動測一VN動振，應變片在8HZ頻 率下電壓輸出公式VN應輸出=Vn應測_ Vn應振。重復第7步驟再計算出其它頻率下輸出 電壓。
權利要求
1、一種大范圍測量物體受力振動數(shù)據(jù)的修正方法，其特征在于包括下述步驟步驟一、用聚偏氟乙烯材料制作長20mm、寬20mm、厚200—280μm的動態(tài)應變傳感器，用聚偏氟乙烯材料制作厚100—320μm、直徑20mm的振動傳感器；步驟二、在物體需要測量的位置上安裝動態(tài)應變傳感器、振動傳感器和應變片，所述動態(tài)應變傳感器、振動傳感器和應變片一字排開，彼此間隔為1-2mm，均采用35mm X 35mm X 10mm的屏蔽盒屏蔽后連接大地；動態(tài)應變傳感器測量中高頻應變，應變片測量直流應變，振動傳感器測量振動頻率；步驟三、在工作環(huán)境中測量物體受力出現(xiàn)振動的頻率范圍f振低—f振高；步驟四、把被測物體安裝在標準振動臺上，安裝后保證動態(tài)應變傳感器、振動傳感器、應變片的電壓輸出均為零；步驟五、擴大物體在工作環(huán)境中的振動頻率范圍至頻率范圍f振低—f振高的1.2倍，把這個范圍工作劃分為任意自然數(shù)N個振動頻率點并控制標準振動臺工作，測量得到N個振動頻率fN振、動態(tài)應變傳感器電壓VN動振、應變片電壓VN應振并分別放大后進行存儲；步驟六、將物體放在工作環(huán)境中進行實時測量，分別測量振動傳感器輸出頻率fN振測、動態(tài)應變傳感器電壓VN動測、應變片電壓VM應測并分別放大后進行存儲到數(shù)據(jù)修正模塊中；步驟七、在某個頻率下查詢數(shù)據(jù)修正模塊中振動標定與測量振動傳感器輸出頻率關系符合fN振＝fN振測，計算動態(tài)應變傳感器在該頻率下的輸出電壓VN動輸出＝VN動測—VN動振，應變片在該頻率下的輸出電壓VN應輸出＝VN應測—VN應振；重復本步驟再計算出其它頻率下的輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大范圍測量物體受力振動數(shù)據(jù)的修正方法，在物體需要測量的位置上安裝動態(tài)應變傳感器、振動傳感器和應變片，測量物體受力出現(xiàn)振動的頻率范圍f<sub>振低</sub>-f<sub>振高</sub>；把被測物體安裝在標準振動臺上，擴大物體的振動頻率范圍，測量得到N個振動頻率f<sub>N振</sub>、動態(tài)應變傳感器電壓V<sub>N動振</sub>、應變片電壓V<sub>N應振</sub>；將物體放在工作環(huán)境中分別測量振動傳感器輸出頻率f<sub>N振測</sub>、動態(tài)應變傳感器電壓V<sub>N動測</sub>、應變片電壓V<sub>M應測</sub>；在某頻率下計算V<sub>N動輸出</sub>＝V<sub>N動測</sub>-V<sub>N動振</sub>，V<sub>N應輸出</sub>＝V<sub>N應測</sub>-V<sub>N應振</sub>；重復計算出其它頻率下的輸出電壓。本發(fā)明取得了大范圍動態(tài)測量，并獲得準確的數(shù)據(jù)。
文檔編號G01B7/16GK101545806SQ200910022360
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權日2009年5月5日
發(fā)明者寧榮昌, 金承信 申請人:西北工業(yè)大學