專利名稱：定日鏡風(fēng)致位移測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能定日鏡的位移測試裝置及測試方法。
背景技術(shù)：
定日鏡是太陽能塔式熱發(fā)電系統(tǒng)中的聚光裝置，它通過高度角和方位角兩個方向跟蹤太陽，并將太陽光反射后聚焦到某一固定目標(biāo)處。定日鏡工作在露天環(huán)境，大風(fēng)、雨雪、 冰雹等惡劣條件的侵襲嚴(yán)重影響著定日鏡結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，尤其風(fēng)荷載對定日鏡結(jié)構(gòu)強度和剛度等性能的影響不容忽視。目前單臺定日鏡反射面積已超過100m2，其結(jié)構(gòu)形式多為單立柱式，該種結(jié)構(gòu)形式的定日鏡在脈動風(fēng)荷載的作用下很容易產(chǎn)生振動，從而導(dǎo)致定日鏡結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生風(fēng)致位移。位移量的大小直接影響著定日鏡聚光精度，當(dāng)位移量較大時，定日鏡聚焦后的光斑便會部分或全部偏移出吸熱器采光口，造成聚光效率的降低和能量的損失。因此，很有必要對定日鏡風(fēng)致位移量進行測試，以研究定日鏡在脈動風(fēng)振作用下的聚光精度，為定日鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計和運行調(diào)控提供參考依據(jù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，對結(jié)構(gòu)的位移量測試主要采用位移傳感器?，F(xiàn)有的位移傳感器多數(shù)只能測試單方向的位移量，由于定日鏡結(jié)構(gòu)件在風(fēng)振作用下的位移是三維非定常的，用現(xiàn)有位移傳感器測試難以滿足要求。激光跟蹤儀是測量三維方向位移量的一種方法，但由于激光跟蹤儀只能同時跟蹤一個測點，而定日鏡結(jié)構(gòu)需要同時測試多點的位移量，所以需要多臺激光跟蹤儀，其結(jié)果是大大增加測試成本。中國專利CN101446517A公開了在實際風(fēng)荷載作用下對輸電線路高塔結(jié)構(gòu)進行振動響應(yīng)測試的方法，選用了加速度傳感器來測試鐵塔的振動響應(yīng)。利用速度傳感器或加速度傳感器對結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)進行測試，再通過積分的數(shù)學(xué)方法計算出相應(yīng)的振動位移量，這是一種間接測試位移量的方法，其弊端是數(shù)學(xué)計算過程復(fù)雜，準(zhǔn)確性有待論證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于定日鏡風(fēng)致位移量測試的裝置及其測試方法。為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明的定日鏡風(fēng)致位移測試裝置包括隨動機構(gòu)、感應(yīng)板、感應(yīng)板支架、數(shù)據(jù)采集裝置、計算機等。隨動機構(gòu)的上端與被測定日鏡連接，下端與感應(yīng)板的上表面接觸并在感應(yīng)板的上表面移動。感應(yīng)板可感知隨動機構(gòu)接觸位置的變化，并將位置信息輸入到數(shù)據(jù)采集裝置，進一步輸入到計算機對位置信息進行分析。感應(yīng)板的上表面與地面平行，感應(yīng)板固定在感應(yīng)板支架上。各個部件的特征描述如下1.所述的隨動機構(gòu)由連接組件、彈簧、滑塊、接觸桿、接觸頭、殼體、上端蓋和下端蓋等組成。連接組件與上端蓋固連，上端蓋與下端蓋分別通過螺栓固定在圓柱形殼體的上下端部。彈簧與滑塊嵌入在殼體內(nèi)部，彈簧的上端與上端蓋固連，彈簧的下端與滑塊上表面固連，彈簧軸線與滑塊軸線重合?；瑝K下表面與接觸桿固連且保證同軸線，接觸桿端部為球形的接觸頭?；瑝K與殼體內(nèi)壁之間具有適當(dāng)間隙，既保證滑塊隨彈簧在軸線方向上自由滑動，又保證滑塊隨殼體在水平面內(nèi)移動。彈簧始終處于受壓縮狀態(tài)，以保證在整個測試過程中接觸頭始終與所述的感應(yīng)板接觸，在風(fēng)振作用下接觸頭在所述的感應(yīng)板上表面移動。2.所述的連接組件的作用是將隨動機構(gòu)固定在定日鏡測點處。連接組件包括連接桿、轉(zhuǎn)軸、軸承、軸承基座等。連接桿的上端與定日鏡測點處的構(gòu)件連接，下端與轉(zhuǎn)軸固連， 轉(zhuǎn)軸由軸承支承可帶動連接桿轉(zhuǎn)動一定角度，軸承安裝在軸承基座上。連接組件通過軸承基座與所述的上端蓋固連。在連接桿上端設(shè)有兩個長孔，當(dāng)連接組件與被測定日鏡以螺栓連接方式固定時，該長孔可保證連接組件在定日鏡測點處的安裝高度可調(diào)。連接組件還可通過磁吸或膠粘方式與被測定日鏡固連。在連接桿中部設(shè)置上半圓弧固定片，在軸承基座上設(shè)置下半圓弧固定片，所述的上半圓弧固定片和下半圓弧固定片沿相同的圓弧方向加工有若干螺栓孔，圓弧的圓心在轉(zhuǎn)軸的軸線上。根據(jù)定日鏡測試的高度角要求，連接桿可繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)的角度，再通過螺栓將上半圓弧固定片和下半圓弧固定片固連在一起，以保證測試過程中隨動機構(gòu)的軸線基本處于垂直狀態(tài)。3.所述的感應(yīng)板的作用是感知接觸頭在其表面上的位置，感應(yīng)板采用電阻式感應(yīng)原理。感應(yīng)板包括上基體、下基體和微小隔離點。上基體的下表面涂覆導(dǎo)電層，上基體的上表面經(jīng)過硬化處理，并具有較強的抗摩擦性能，形成表面硬化層。下基體的上表面涂覆導(dǎo)電層。上下基體之間利用微小的隔離點將上下基體的導(dǎo)電層隔開絕緣。當(dāng)接觸頭觸壓到上基體表面硬化層時，在觸點位置上下基體的導(dǎo)電層之間進行接觸，電阻發(fā)生變化，在橫風(fēng)向X 方向和順風(fēng)向γ方向上產(chǎn)生位置信息。感應(yīng)板通過數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)采集裝置連接，數(shù)據(jù)采集裝置采集感應(yīng)板輸出的位置信息，繼而輸入到計算機對位置信息進行分析，從而計算出接觸頭的位置。4.所述的感應(yīng)板支架的高度可調(diào)整。感應(yīng)板支架由上法蘭、下法蘭、內(nèi)管、外管、螺桿等組成。上法蘭與感應(yīng)板連接，下法蘭固定于地面或其它支承面。螺桿固定在內(nèi)管的外壁，外管的管壁上加工有長孔，通過長孔調(diào)整螺桿在外管上的固定位置，從而調(diào)整感應(yīng)板支架的高度，可保證彈簧具有適當(dāng)?shù)膲嚎s量。當(dāng)測試點的高度較高且超過感應(yīng)板支架可達到的高度時，可以采用具有一定剛度的圓柱形加長桿通過下法蘭支撐感應(yīng)板支架。在加長桿的不同高度設(shè)有不同長度的支撐板，在每一個支撐板上設(shè)置一個感應(yīng)板支架，每個感應(yīng)板支架分別支撐固定一個感應(yīng)板，每個感應(yīng)板單獨與一個測點處的隨動機構(gòu)配合，可實現(xiàn)高空測點的測試和多點同時測試。采用本發(fā)明測試裝置對定日鏡風(fēng)致位移進行測試的步驟順序如下1)利用有限元計算方法初步分析在風(fēng)荷載作用下不同姿態(tài)下定日鏡結(jié)構(gòu)位移量的變化規(guī)律，并選取位移量較大的若干姿態(tài)作為測試工況，對每一測試工況，選取位移量較大的若干點作為風(fēng)致位移測試點。2)旋轉(zhuǎn)定日鏡方位角度，使定日鏡反射面中心點處的法線與順風(fēng)向平行。3)繞高度角方向旋轉(zhuǎn)定日鏡，使定日鏡處于被測試工況的高度角姿態(tài)。4)旋轉(zhuǎn)隨動機構(gòu)的連接桿與相應(yīng)的高度角對應(yīng)，以保證隨動機構(gòu)的接觸桿軸線基本處于垂直狀態(tài)。5)調(diào)整感應(yīng)板支架高度，以保證接觸頭與感應(yīng)板相接觸，同時保證滑塊對彈簧具有一定的壓縮量，該壓縮量由測點處垂直方向Ζ向的位移量決定。
6)開啟所述的測試裝置各部件的電源開關(guān)，在風(fēng)荷載作用下，隨動機構(gòu)的接觸頭在感應(yīng)板上表面移動，感應(yīng)板輸出橫風(fēng)向x方向和順風(fēng)向Y方向的相應(yīng)電信號到數(shù)據(jù)采集裝置和計算機，計算出接觸頭的位置信息，即可得到定日鏡測點處的風(fēng)致位移。7)旋轉(zhuǎn)定日鏡高度角到下一測試工況，重復(fù)步驟4) 6)，直到測試完所有工況。本發(fā)明具有如下特點第一，本發(fā)明的測試裝置可對定日鏡進行多點同時測試，且結(jié)構(gòu)簡單，可操作性強，測試成本較低。第二，一套隨動機構(gòu)可同時測得橫風(fēng)向χ方向和順風(fēng)向Υ方向的風(fēng)致位移。隨動機構(gòu)的接觸桿在彈簧作用下可隨時保持與感應(yīng)板緊密接觸， 接觸頭在感應(yīng)板平面內(nèi)的移動可產(chǎn)生橫風(fēng)向x方向和順風(fēng)向γ方向的位置信號，從而可以測得定日鏡在橫風(fēng)向和順風(fēng)向的風(fēng)致位移。第三，可進行定日鏡多個方位角和高度角姿態(tài)的測試。隨動機構(gòu)的連接桿可繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度由測試的高度角確定，在每一高度角姿態(tài)下均可保證隨動機構(gòu)的接觸桿軸線基本垂直于感應(yīng)板表面。第四，感應(yīng)板采用電阻式感應(yīng)原理且其上表面經(jīng)過硬化處理，抗摩擦性能較好，不受惡劣環(huán)境條件的影響。


圖1是定日鏡風(fēng)致位移測試裝置示意圖；圖2是隨動機構(gòu)2的主剖面圖；圖3是隨動機構(gòu)2的側(cè)視圖；圖4是連接組件20的主剖面圖；圖5是圖4中的A-A剖視圖；圖6是連接組件20的俯視圖；圖7是連接組件20的連接桿旋轉(zhuǎn)一定角度后的示意圖；圖8是感應(yīng)板3結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖9是感應(yīng)板支架4結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是感應(yīng)板支架4安裝示意圖；圖11是實際風(fēng)荷載下的定日鏡風(fēng)致位移測試示意圖；圖12是定日鏡多點同時測試風(fēng)致位移原理框圖；圖13是利用風(fēng)洞測試定日鏡風(fēng)致位移的示意圖。圖中1定日鏡、2隨動機構(gòu)、3感應(yīng)板、4感應(yīng)板支架、5數(shù)據(jù)采集裝置、6計算機、7 定日鏡模型、10立柱、11橫軸、12傳動系統(tǒng)、13反射鏡及其支架、20連接組件、21上端蓋、22 殼體、23下端蓋、24內(nèi)六角螺釘、25內(nèi)六角螺釘、沈彈簧、27滑塊、觀接觸桿、四接觸頭、30 下基體、31下基體導(dǎo)電涂覆層、32微小隔離點、33上基體、34上基體導(dǎo)電涂覆層、35上基體表面硬化層、41上法蘭、42內(nèi)管、43外管、44長孔、45螺桿、46螺母、47下法蘭、50加長桿、 51支撐板、52支撐板、53支撐板、61軸承座、62螺釘、63外端蓋、64內(nèi)端蓋、65緊固螺釘、66 軸端擋板、67軸承、68套筒、69轉(zhuǎn)軸、70連接桿、71下半圓弧固定片、72上半圓弧固定片、73 螺栓組件、74螺栓組件、75螺栓孔、76螺栓孔、77長孔、80風(fēng)洞、81轉(zhuǎn)盤、82熱線風(fēng)速儀。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的定日鏡風(fēng)致位移測試裝置包括隨動機構(gòu)2、感應(yīng)板3、感應(yīng)板支架4、數(shù)據(jù)采集裝置5、計算機6等。隨動機構(gòu)2的上端通過連接組件20與被測定日鏡連接，隨動機構(gòu)2的下端通過接觸頭29與感應(yīng)板3的上表面接觸并在上表面移動。感應(yīng)板3 可感知接觸頭29接觸位置的變化并將位置信息輸入到數(shù)據(jù)采集裝置5并進一步輸入到計算機6，對位置信息進行分析。感應(yīng)板3的上表面與地面平行，感應(yīng)板3固定在感應(yīng)板支架 4上。 圖2和圖3分別是所述的隨動機構(gòu)2的主剖面圖和側(cè)視圖。隨動機構(gòu)2由連接組件20、彈簧26、滑塊27、接觸桿28、接觸頭29、殼體22、上端蓋21和下端蓋23等組成。連接組件20與上端蓋21固連，上端蓋21與下端蓋23分別通過螺栓24和螺栓25固定在圓柱形殼體22上下端部。彈簧26與滑塊27嵌入在殼體22內(nèi)部，彈簧26上端與上端蓋21 固連，下端與滑塊27上表面固連，彈簧26的軸線與滑塊27的軸線重合?；瑝K27下表面與接觸桿28固連且保證同軸線，接觸桿28端部為球形接觸頭29?；瑝K27與殼體22內(nèi)壁之間具有適當(dāng)間隙，該間隙根據(jù)測試精度要求確定，一般最大不超過0. 5mm,既保證滑塊27隨彈簧26在軸線方向上自由滑動，又保證滑塊27隨殼體22在水平面內(nèi)移動，殼體22內(nèi)壁可涂一薄層潤滑油，減小滑動摩擦系數(shù)。彈簧26始終處于受壓縮狀態(tài)，以保證在整個測試過程中接觸頭29始終與感應(yīng)板3的上表面接觸，在風(fēng)振作用下在感應(yīng)板3上表面內(nèi)以點接觸方式移動。圖4、圖5和圖6分別是連接組件20的主剖面圖、側(cè)向A-A剖視圖和俯視圖。連接組件20的作用是將隨動機構(gòu)2固定在被測定日鏡的測點處，連接組件20包括連接桿70、轉(zhuǎn)軸69、軸承67、軸承基座61等。連接桿70的上端與定日鏡測點處的構(gòu)件連接，連接桿70 的下端與轉(zhuǎn)軸69固連，轉(zhuǎn)軸69在軸承67的支承作用下可帶動連接桿70轉(zhuǎn)動一定角度，軸承67安裝在軸承基座61上。在連接桿70上端加工兩個長孔77，當(dāng)連接組件20與被測定日鏡以螺栓連接方式固定時長孔77可保證連接組件20在定日鏡測點處的安裝高度可調(diào)。連接組件20還可通過磁吸或膠粘方式與被測定日鏡固連。在連接桿70中部設(shè)有上半圓弧固定片72，在軸承基座上設(shè)有下半圓弧固定片71，所述的上半圓弧固定片72和下半圓弧固定片71沿相同的圓弧方向加工有若干螺栓孔75、螺栓孔76，圓弧的圓心在轉(zhuǎn)軸69的軸線上，相鄰的螺栓孔75 的孔距和相鄰的螺栓孔76的孔距一致，孔距可按沿圓弧方向每隔5°或10°或15°進行細(xì)分后確定。根據(jù)測試的定日鏡高度角要求，連接桿70可繞轉(zhuǎn)軸69旋轉(zhuǎn)到對應(yīng)的角度，再通過螺栓組件73和螺栓組件74將上半圓弧固定片72和下半圓弧固定片71固連在一起，以保證測試過程中隨動機構(gòu)2的軸線基本處于垂直狀態(tài)，即Z方向，如圖7所示是連接桿70 旋轉(zhuǎn)30°后的側(cè)向視圖。圖8所示是感應(yīng)板3的結(jié)構(gòu)組成示意圖。感應(yīng)板3的作用是感知接觸頭29在其表面上的位置，感應(yīng)板3采用電阻式感應(yīng)原理。它以硬塑料平板作為上基體33和下基體30， 上基體33的下表面涂覆導(dǎo)電層34，上基體33的上表面經(jīng)過硬化處理，并具有較強的抗摩擦性能，形成表面硬化層35。下基體30的上表面涂覆導(dǎo)電層31。若干微小的隔離點32位于上基體33和下基體30之間，將上基體導(dǎo)電涂覆層34和下基體導(dǎo)電涂覆層31隔開絕緣。 當(dāng)接觸頭29觸壓到上基體表面硬化層35時，上基體導(dǎo)電涂覆層34和下基體導(dǎo)電涂覆層31 之間在觸點位置進行接觸，此時電阻發(fā)生變化，在橫風(fēng)向X方向和順風(fēng)向Y方向上產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號并輸入到數(shù)據(jù)采集裝置5，采樣頻率可設(shè)置為40Hz以上。采集到的信號輸入到計算機6，根據(jù)電壓信號與觸點位置之間的換算關(guān)系計算出接觸頭29的瞬時位置。圖9所示是感應(yīng)板支架示意圖，包括上法蘭41、內(nèi)管42、外管43、螺桿45、螺母46、 下法蘭47。所述的感應(yīng)板3由感應(yīng)板支架4的上法蘭41支撐和固定，下法蘭47固定于地面或其它支承面。螺桿45固定在內(nèi)管42的外壁，在外管43的管壁上加工長孔44，通過長孔44調(diào)整螺桿45在外管43上的固定位置從而調(diào)整感應(yīng)板支架4的高度，可保證彈簧(26) 具有適當(dāng)?shù)膲嚎s量。當(dāng)測試點的高度較高且超過感應(yīng)板支架4可達到的高度時，可以采用具有一定剛度的圓柱形加長桿50通過下法蘭47支撐感應(yīng)板支架4，如圖10所示，在加長桿50的不同高 度設(shè)有不同長度的支撐板51、支撐板52和支撐板53，每個支撐板上設(shè)置一個感應(yīng)板支架4，每個感應(yīng)板支架4分別支撐固定一個感應(yīng)板3，每個感應(yīng)板3單獨與一個測點處的隨動機構(gòu)2配合，可實現(xiàn)高空測點的測試和多點同時測試。本發(fā)明實施例一是對實際風(fēng)荷載下的IOOm2定日鏡進行風(fēng)致位移的測試。如圖11所示是實際風(fēng)荷載下的定日鏡風(fēng)致位移測試示意圖。定日鏡1為測試對象，本發(fā)明的測試裝置安裝于定日鏡1的測點處。定日鏡1由立柱10、橫軸11、傳動系統(tǒng)12和反射鏡及其支架13組成，傳動系統(tǒng)12 具有水平方向x向和垂直方向z向的轉(zhuǎn)角輸出，可以實現(xiàn)反射鏡及其支架13繞橫軸11 和立柱10的軸線轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)定日鏡1的高度角和方位角的對日跟蹤，高度角對應(yīng)于繞橫軸11軸線的轉(zhuǎn)角，方位角對應(yīng)于繞立柱10軸線的轉(zhuǎn)角。定日鏡1的反射面積為100m2， 且只有立柱10作為支撐，所以對風(fēng)荷載的振動非常敏感。當(dāng)風(fēng)向與Y軸平行時，即反射鏡面迎風(fēng)向或背風(fēng)向時，定日鏡1由于風(fēng)振作用產(chǎn)生的位移較大，尤其順風(fēng)向，即Y方向的風(fēng)致位移更為顯著，其次為橫風(fēng)向風(fēng)致位移，即X方向，而垂直方向，即Z方向的位移不明顯， 可以忽略不計。因此，本發(fā)明的測試裝置主要測試定日鏡1的順風(fēng)向和橫風(fēng)向的風(fēng)致位移。 由于定日鏡1在不同高度角姿態(tài)下風(fēng)振作用對其力學(xué)性能的影響也不同，所以需要對定日鏡1的多個高度角姿態(tài)下的風(fēng)致位移進行測試。在每一測試的高度角姿態(tài)下，還需要對位移量較大的多個點進行測試，例如定日鏡1的邊緣點A、B、C、D、E、F等，圖1所示為C點處的位移測試示意圖。本發(fā)明的測試裝置能夠滿足上述各種要求。圖12所示為同時測試定日鏡結(jié)構(gòu)多點風(fēng)致位移的原理框圖。在每一個測點處均需要安裝隨動機構(gòu)2和感應(yīng)板3，所有感應(yīng)板3輸出的信號都輸送到同一臺數(shù)據(jù)采集裝置 5?；诒景l(fā)明的測試裝置的結(jié)構(gòu)，對定日鏡1進行風(fēng)致位移測試的步驟如下1)利用有限元計算方法初步分析在風(fēng)荷載作用下不同姿態(tài)下定日鏡結(jié)構(gòu)位移量的變化規(guī)律，并選取位移量較大的姿態(tài)作為測試工況，例如方位角為0° 反射面迎風(fēng)向和 180° 反射面背風(fēng)向，高度角為90°，即定日鏡1的反射面垂直于地面時、75°和60°。對每一測試工況，選取位移量較大的若干點或特殊點作為風(fēng)致位移測試點，例如圖1中所示的定日鏡1的邊緣點A、B、C、D、E、F、G、H。2)旋轉(zhuǎn)定日鏡1的方位角度，使定日鏡1的反射面中心點處的法線與順風(fēng)向Y方向平行，即方位角為0°或180°，風(fēng)向由當(dāng)?shù)匕惭b的風(fēng)速風(fēng)向傳感器采集到的數(shù)據(jù)獲知。3)繞高度角方向旋轉(zhuǎn)定日鏡1，使定日鏡1所處的高度角為60°，即定日鏡1的反射面與地平面的夾角為60°。4)在定日鏡1的測試點位置處安裝隨動機構(gòu)2，逆時針旋轉(zhuǎn)隨動機構(gòu)2的連接桿70，旋轉(zhuǎn)角度為30°，與相應(yīng)的高度角對應(yīng)，如圖7所示的狀態(tài)，以保證隨動機構(gòu)2的接觸桿 28的軸線基本位于垂直面內(nèi)。5)在接觸頭29的正下方安裝感應(yīng)板3及感應(yīng)板支架4，調(diào)整感應(yīng)板支架4的高度， 以保證接觸頭29與感應(yīng)板3相接觸，同時保證滑塊27對彈簧26具有一定的壓縮量，該壓縮量由測點處垂直方向Z向的位移量估算值決定。6)連接感應(yīng)板3和數(shù)據(jù)采集裝置5及計算機6。開啟測試裝置各部件的電源開關(guān)， 在風(fēng)荷載作用下，隨動機構(gòu)2的接觸頭29在感應(yīng)板3上表面上移動，并輸出橫風(fēng)向X方向和順風(fēng)向Y方向的相應(yīng)電信號到數(shù)據(jù)采集裝置5及計算機6，計算出接觸頭29的位置信息，即可得到定日鏡1各測點處的風(fēng)致位移變化幅值和變化規(guī)律，數(shù)據(jù)采集裝置5的采樣頻率設(shè)置為40Hz以上。7)旋轉(zhuǎn)定日鏡1高度角到下一測試工況75°、90°，重復(fù)步驟4) 6)，直到測試完所有工況。本發(fā)明實施例二是對定日鏡1在風(fēng)洞中進行的風(fēng)致位移測試，如圖13所示。定日鏡模型7是以原型定日鏡1的結(jié)構(gòu)形式制作而成的模型，縮比1 10，其反射面板面積為lm2。由于風(fēng)洞試驗中的風(fēng)場可控可調(diào)，因此在風(fēng)洞中可對定日鏡模型7進行更多工況的測試。定日鏡模型7的測試工況包括高度角旋轉(zhuǎn)和方位角旋轉(zhuǎn)，模型7本身可以實現(xiàn)高度角方向的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度的范圍為0°到90°，每15°為一個測試工況。模型隨著風(fēng)洞轉(zhuǎn)盤81的轉(zhuǎn)動，進行0°到180°之間的方位角旋轉(zhuǎn)，每30°為一個測試工況。高度角和方位角經(jīng)組合后，共計49個測試工況。每個工況的采樣頻率和采樣時間均滿足模型和原型之間的相似比要求。此外，由于模型較小，布置隨動機構(gòu)2等易于操作，因此可以增加更多位移測點，例如圖12中的點A、B、C、D、E、F、G、H、M、N。測試方法與實施例一基本相同，不同的是需要在風(fēng)洞中模擬實際風(fēng)荷載。通過分析定日鏡模型7的位移及風(fēng)場的風(fēng)速數(shù)據(jù)， 確定模型與原型的參數(shù)換算關(guān)系，最終將定日鏡模型7測得的風(fēng)致位移轉(zhuǎn)化為原型定日鏡 1上的實際位移。在風(fēng)洞中進行風(fēng)致位移測試的過程如下1)在風(fēng)洞中模擬定日鏡所在地的實際風(fēng)場，將定日鏡模型7安裝在風(fēng)洞80的轉(zhuǎn)盤 81的中央，在預(yù)定的位移測點處安裝隨動機構(gòu)2和感應(yīng)板3及感應(yīng)板支架4，在模型附近的參考高度處安裝熱線風(fēng)速儀82，將感應(yīng)板3和熱線風(fēng)速儀82的信號輸出線連接到數(shù)據(jù)采集裝置5及計算機6，完成定日鏡風(fēng)洞實驗的準(zhǔn)備工作。2)啟動風(fēng)洞80的風(fēng)機，產(chǎn)生風(fēng)場，對風(fēng)洞模擬的風(fēng)場進行調(diào)節(jié)，使模擬風(fēng)場達到實際風(fēng)場的湍流度要求和風(fēng)速要求，然后關(guān)閉風(fēng)機。3)轉(zhuǎn)動定日鏡模型7的方位角至0°，高度角至0°。

4)調(diào)整隨動機構(gòu)2和感應(yīng)板3及感應(yīng)板支架4的安裝位置。5)開啟風(fēng)機和測試裝置各部件的電源開關(guān)。感應(yīng)板3記錄各測點處的風(fēng)致位移， 熱線風(fēng)速儀82記錄參考高度處的風(fēng)速和湍流度，并將數(shù)據(jù)信息保存在計算機6中。6)該工況測試完畢后，方位角每隔30°、高度角每隔15°調(diào)整一次測試工況，每一工況都重復(fù)步驟4)和5)，直至完成49個工況的測試。
權(quán)利要求
1.一種定日鏡風(fēng)致位移測試裝置，包括數(shù)據(jù)采集裝置(5)、計算機(6)，其特征在于，所述的測試裝置還包括隨動機構(gòu)O)、感應(yīng)板(3)、感應(yīng)板支架；所述的隨動機構(gòu)O)的上端與被測定日鏡(1)固連，隨動機構(gòu)O)的下端與感應(yīng)板C3)的上表面接觸，感應(yīng)板(3)與數(shù)據(jù)采集裝置( 和計算機(6)連接，感應(yīng)板C3)感知接觸頭09)接觸位置的變化并將位置信息輸入到數(shù)據(jù)采集裝置(5)，并進一步輸入計算機(6)對位置信息進行分析；感應(yīng)板(3)的上表面與地面平行，感應(yīng)板(3)固定在感應(yīng)板支架(4)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的定日鏡風(fēng)致位移測試裝置，其特征在于，所述的隨動機構(gòu)(2) 由連接組件(20)、彈簧(26)、滑塊(27)、接觸桿(28)、接觸頭(29)、殼體(22)、上端蓋(21)、 下端蓋和螺栓(對、2幻組成，連接組件00)與上端蓋固連，上端蓋與下端蓋分別通過螺栓04、25)固定在圓柱形殼體0 上下端部；彈簧06)與滑塊07) 嵌入殼體0 內(nèi)部，彈簧06)的上端與上端蓋固連且保證同軸線，彈簧06)的下端與滑塊(XT)上表面固連，滑塊(XT)下表面與接觸桿08)固連，彈簧06)的軸線與滑塊 (27)的軸線重合；接觸桿08)端部為球形接觸頭( )，滑塊(XT)與殼體0 內(nèi)壁之間有間隙，使滑塊(XT)沿殼體軸線方向上滑動，彈簧06)處于壓縮狀態(tài)，以保證在測試過程中接觸頭09)與感應(yīng)板(3)的上表面接觸。
3.按照權(quán)利要求1所述的定日鏡風(fēng)致位移測試裝置，其特征在于，所述的連接組件 (20)包括連接桿(70)、轉(zhuǎn)軸(69)、軸承(67)、軸承基座(61)，連接桿(70)的上端與被測定日鏡⑴固連，連接桿(70)的下端與轉(zhuǎn)軸(69)固連；轉(zhuǎn)軸(69)由軸承(67)支承，軸承(67) 安裝在軸承基座(61)上；連接桿(70)的上端設(shè)有兩個長孔(77)，連接桿(70)的中部設(shè)置上半圓弧固定片(72)，軸承基座(61)上設(shè)置下半圓弧固定片(71)，所述的上半圓弧固定片 (72)和下半圓弧固定片(71)沿相同的圓弧方向各設(shè)有螺栓孔(75、76)，所述圓弧的圓心位于轉(zhuǎn)軸(69)的軸線上。
4.按照權(quán)利要求1所述的定日鏡風(fēng)致位移測試裝置，其特征在于所述的感應(yīng)板(3) 包括上基體(33)、下基體(30)和微小隔離點(32)，上基體(33)的下表面涂覆導(dǎo)電層(34)， 上基體(3 的上表面經(jīng)過硬化處理，形成表面硬化層(35)，下基體(30)的上表面涂覆導(dǎo)電層(31)，微小隔離點(32)位于上基體(33)和下基體(30)之間，將上基體導(dǎo)電涂覆層(34) 和下基體導(dǎo)電涂覆層(31)隔開絕緣。
5.按照權(quán)利要求1所述的定日鏡風(fēng)致位移測試裝置，其特征在于所述的感應(yīng)板支架(4)由上法蘭(41)、下法蘭(47)、內(nèi)管(42)、外管(43)、螺桿(45)組成，上法蘭(41)與感應(yīng)板(3)連接，下法蘭G7)固定于地面或其它支承面；螺桿0 固定在內(nèi)管0 的外壁，在外管^幻的管壁上設(shè)有長孔(44)，通過調(diào)整螺桿0 在外管上的固定位置調(diào)整感應(yīng)板支架的高度。
6.按照權(quán)利要求1所述的定日鏡風(fēng)致位移測試裝置，其特征在于，所述的測試裝置包括加長桿(50)，在加長桿(50)的不同高度處設(shè)有不同長度的支撐板(51、52、53)，每一個支撐板上設(shè)置一個感應(yīng)板支架G)，每個感應(yīng)板支架(4)分別支撐固定一個感應(yīng)板(3)，每個感應(yīng)板(3)與一個測點處的隨動機構(gòu)(2)配合。
7.利用權(quán)利要求1所述的定日鏡風(fēng)致位移測試裝置測試風(fēng)致位移的方法，其特征在于，1)利用有限元計算方法初步分析在風(fēng)荷載作用下不同姿態(tài)下定日鏡(1)的結(jié)構(gòu)位移量變化規(guī)律，并選取位移量較大的若干個姿態(tài)作為測試工況，對每一測試工況，選取位移量較大的若干點作為風(fēng)致位移測試點；2)旋轉(zhuǎn)定日鏡⑴的方位角，使定日鏡⑴的反射面中心點處的法線與順風(fēng)向平行；3)繞高度角方向旋轉(zhuǎn)定日鏡(1)，使定日鏡(1)處于被測試工況的高度角姿態(tài)；4)旋轉(zhuǎn)隨動機構(gòu)(2)的連接桿(70)與測試的高度角對應(yīng)，以保證隨動機構(gòu)(2)的接觸桿08)軸線基本處于垂直狀態(tài)；5)調(diào)整感應(yīng)板支架(4)的高度，以保證接觸頭09)與感應(yīng)板C3)相接觸，同時保證滑塊(XT)對彈簧06)具有一定的壓縮量，該壓縮量由測點處垂直方向的位移量決定；6)開啟所述的測試裝置各部件的電源開關(guān)，在風(fēng)荷載作用下，接觸頭09)在感應(yīng)板 (3)上表面移動，并輸出橫風(fēng)向和順風(fēng)向的相應(yīng)電壓信號到數(shù)據(jù)采集裝置( 及計算機 (6)，計算出接觸頭09)的位置信息，即可得到定日鏡(1)測點處的風(fēng)致位移；7)旋轉(zhuǎn)定日鏡(1)的高度角到下一測試工況，重復(fù)步驟4) 6)，直到測試完所有高度角工況；8)旋轉(zhuǎn)定日鏡(1)的方位角到下一測試工況，重復(fù)步驟幻 7)，直到測試完畢。
全文摘要
一種定日鏡風(fēng)致位移測試裝置及測試方法，所述的測試裝置的隨動機構(gòu)(2)的上端與被測定日鏡(1)固連，隨動機構(gòu)(2)的下端與感應(yīng)板(3)的上表面接觸，感應(yīng)板(3)與數(shù)據(jù)采集裝置(5)和計算機(6)連接，感應(yīng)板(3)感知接觸頭(29)接觸位置的變化并將位置信息輸入數(shù)據(jù)采集裝置(5)和計算機(6)對位置信息進行分析；感應(yīng)板(3)的上表面與地面平行，感應(yīng)板(3)固定在感應(yīng)板支架(4)上。在風(fēng)振作用下，隨動機構(gòu)(2)與定日鏡(1)測點處的構(gòu)件同時產(chǎn)生位移，使得接觸頭(29)在感應(yīng)板(3)的上表面移動。接觸頭(29)在感應(yīng)板(3)上表面的位置變化信息輸入數(shù)據(jù)采集裝置(5)和計算機(6)進行處理，得到測點處的風(fēng)致位移。
文檔編號G01B7/02GK102155904SQ20111005147
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月3日
發(fā)明者宮博, 王志峰, 白鳳武, 臧春城 申請人:中國科學(xué)院電工研究所