一種雙端校準(zhǔn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種雙端校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法，屬于航空航天測力試驗(yàn)氣動力測量【技術(shù)領(lǐng)域】，用于針對風(fēng)洞氣動/運(yùn)動耦合研究的測力試驗(yàn)時，校準(zhǔn)一種中部固定、兩端自由的雙端測力裝置；主要包括兩套“L”形滑塊和加載頭，相互配合使用，其中前“L”形滑塊一端與前加載頭相連，另一端與雙端測力裝置前端相連，后“L”形滑塊后一端與后加載頭相連，另一端與雙端測力裝置后端相連；所述的加載頭為四點(diǎn)式框架加載頭，在空間上互不干涉，用于施加縱向載荷；所述的“L”形滑塊為測力裝置與加載頭之間的連接件，在空間上互不干涉，并設(shè)置有一對縱向?qū)ΨQ的阻力加載點(diǎn)，用于施加軸向載荷。本實(shí)用新型解決了特種試驗(yàn)中雙端測力裝置的校準(zhǔn)問題，最多可校準(zhǔn)六個分量，確實(shí)為一種簡單可行的特種測力裝置校準(zhǔn)方案。
【專利說明】一種雙端校準(zhǔn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于風(fēng)洞氣動力測量裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種雙端校準(zhǔn)裝置及校 準(zhǔn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，特種風(fēng)洞測力試驗(yàn)中需要設(shè)計(jì)特殊的測力裝置以測量模型所受氣動載荷的 大小、方向和作用點(diǎn)。測力裝置在試驗(yàn)前都需要通過校準(zhǔn)裝置施加載荷，并按照一定的步驟 方法校準(zhǔn)，以獲取輸出信號與載荷的關(guān)系矩陣，即計(jì)算公式，并確定測力裝置的綜合誤差。
[0003] 常用的校準(zhǔn)裝置有滑塊式、套筒式兩種，根據(jù)測力裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和載荷不同，一 般大載荷桿式測力裝置選用套筒式校準(zhǔn)裝置，小載荷測力裝置選用滑塊式校準(zhǔn)裝置。特種 測力裝置一般要設(shè)計(jì)相應(yīng)的加載裝置并探索相應(yīng)新的校準(zhǔn)方法，以滿足試驗(yàn)需要。用于特 種試驗(yàn)的雙端測力裝置無法用現(xiàn)有的校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法完成校準(zhǔn)，主要原因是這種測力 裝置是中部固定兩端自由的特殊結(jié)構(gòu)，通用校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法只能校準(zhǔn)一端固定、另一 端自由的測力裝置。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型為了解決雙端測力裝置的靜態(tài)校準(zhǔn)問題，提供一種雙端校準(zhǔn)裝置及校 準(zhǔn)方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種雙端校準(zhǔn)裝置，包括兩個對立設(shè)置的連接件，每個連接件的上端設(shè)置有用于 固定被測裝置的連接孔，連接件上端設(shè)置有阻力加載點(diǎn)用于加載軸向載荷；每個連接件的 下端設(shè)置有加載頭，兩個連接件下端設(shè)置的加載頭在空間上互不干涉。
[0007] 在上述技術(shù)方案中，所述兩個連接件上的連接孔對稱同軸設(shè)置。
[0008] 在上述技術(shù)方案中，所述兩個連接孔上的阻力加載點(diǎn)縱向?qū)ΨQ。
[0009] 在上述技術(shù)方案中，所述加載頭為方形，加載頭的四個角的每一個角上通過垂直 連接線連接一個加載盤。
[0010] 在上述技術(shù)方案中，所述兩個連接件均為"L"形。
[0011] 本實(shí)用新型還提供一種雙端測力裝置的校準(zhǔn)方法，該方法為：
[0012] 第一步，將被測的雙端測力裝置的調(diào)整水平并將固定端固定，分別安裝兩個"L"形 的連接件，使得被測的雙端測力裝置的兩個連接端插入在連接件上的連接孔內(nèi)；
[0013] 第二步，分別調(diào)整兩個加載頭的力矩加載中心，使其與雙端測力裝置的固定端兩 邊兩個電氣中心在水平面上的投影重合，連接所有加載盤；
[0014] 第三步，在其中一個連接件及加載頭的各加載盤多次施加載荷，采集雙端測力裝 置的所有分量的電壓輸出值，計(jì)算主項(xiàng)系數(shù)和干擾項(xiàng)系數(shù)；
[0015] 第四步，在另一個連接件及加載頭的各加載盤多次施加載荷，采集雙端測力裝置 的所有分量的電壓輸出值，計(jì)算主項(xiàng)系數(shù)和干擾項(xiàng)系數(shù)；
[0016] 第五步，分別繞軸向力方向旋轉(zhuǎn)雙端測力裝置180度、90度、270度，重復(fù)第一步、 第三步、第四步，依次校準(zhǔn)測力裝置縱向和橫向正、負(fù)方向，最終獲得雙端測力裝置的電壓 輸出與載荷關(guān)系的計(jì)算矩陣；
[0017] 第六步，驗(yàn)證計(jì)算矩陣的綜合誤差，所有加載點(diǎn)在縱向和橫向分別加載按大小隨 機(jī)分布的檢驗(yàn)載荷多次，計(jì)算誤差指標(biāo)，獲得雙端測力裝置測量準(zhǔn)度。
[0018] 在上述方法中，所述的第二步和第三步單獨(dú)依次加載雙端測力裝置的兩端，分別 求得雙端測力裝置兩端相互干擾系數(shù)。
[0019] 在上述方法中，所述的第六步是同時加載雙端測力裝置前段和后段的各個方向， 以獲得雙端測力裝置的綜合誤差。
[0020] 在上述方法中，所述的雙端測力裝置的校準(zhǔn)方法采用地軸系校準(zhǔn)方法。
[0021] 本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)：
[0022] 1、本實(shí)用新型的雙端校準(zhǔn)裝置可實(shí)現(xiàn)中部固定兩端自由的特種測力裝置的模擬 加載，適用于彈類模型的氣動/運(yùn)動耦合測力特種試驗(yàn)前測力裝置的地面靜態(tài)校準(zhǔn)。
[0023] 2、突破了傳統(tǒng)校準(zhǔn)裝置只能校準(zhǔn)一端為固定端、另一端為自由端的測力裝置，采 用兩套加載頭配合使用，砝碼加載時空間上不相互千涉。
[0024] 3、本實(shí)用新型的雙端校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，利用框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化減重，剛度大重量輕， 既易于加工和裝配，又減小了加載頭重量對校準(zhǔn)結(jié)果的影響。
[0025] 4、本實(shí)用新型的雙端測力裝置的校準(zhǔn)方法簡單易行，采用單端校準(zhǔn)和雙端綜合校 準(zhǔn)的方式，有利用獲得準(zhǔn)確的校準(zhǔn)計(jì)算公式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：
[0027] 圖1是本實(shí)用新型的雙端校準(zhǔn)裝置的主視圖；
[0028]圖2是本實(shí)用新型的雙端校準(zhǔn)裝置的俯視圖。
[0029] 圖中是雙端測力裝置，11是前段電氣中心，12是后段電氣中心，13是固定端，21 是前"L"形滑塊，22是前加載頭， 31是后"L"形滑塊，32是后加載頭。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 圖1是本實(shí)用新型的雙端校準(zhǔn)裝置的主視圖，本實(shí)用新型所述的雙端校準(zhǔn)裝置， 主要包括兩套"L"形滑塊和加載頭，相互配合使用，其中前"L"形滑塊一端與前加載頭相 連，另一端與雙端測力裝置前端相連；后"L"形滑塊一端與后加載頭相連，另一端與雙端測 力裝置后端相連；所述的"L"形滑塊為測力裝置與加載頭之間的連接件，并設(shè)置有一對縱 向?qū)ΨQ的阻力加載點(diǎn)，該阻力加載點(diǎn)在測力裝置軸向力方向所在的水平面內(nèi)，通過與該水 平面相切的多組滑輪施加軸向載荷。
[0031]圖2是本實(shí)用新型的雙端校準(zhǔn)裝置的俯視圖，結(jié)合圖1，本實(shí)用新型所述的加載 頭為四點(diǎn)式框架加載頭，采用一前一后、一上一下的布局方式，使加載碼盤在空間上互不干 涉，便于利用標(biāo)準(zhǔn)砝碼施加載荷；所述的雙端校準(zhǔn)裝置縱向?qū)ΨQ，以降低非對稱結(jié)構(gòu)引入的 干擾誤差。
[0032]本實(shí)例以四分量（升力、俯仰力矩、側(cè)向力和偏航力矩，共8組差分電壓輸出信號） 的雙端測力裝置校準(zhǔn)為例，說明具體實(shí)施步驟：
[0033] (1)將雙端測力裝置的固定端固定在校準(zhǔn)架上，法向力正方向向上，必要時需要通 過合適的接頭連接，保證連接可靠，通過水準(zhǔn)儀、傾斜儀等光學(xué)儀器使得雙端測力裝置的軸 線在水平面內(nèi)，將雙端測力裝置的8組差分電壓輸出信號與采集系統(tǒng)連接，保證信號方向 與規(guī)定的坐標(biāo)系方向一致，初讀數(shù)穩(wěn)定；
[0034] ⑵安裝前"L"形滑塊和前加載頭到雙端測力裝置前端，安裝后"L"形滑塊和后加 載頭到雙端測力裝置后端，通過水準(zhǔn)儀、傾斜伩等光學(xué)儀器使得縱向?qū)ΨQ的加載點(diǎn)處于同 一水平面內(nèi)，即不存在滾轉(zhuǎn)角，法蘭連接、螺釘拉緊；
[0035] (3)通過加載升力和俯仰力矩的方法確定加載頭力矩中心偏移電氣中心的距離， 并據(jù)此分別調(diào)整前、后加載頭力矩加載中心，使其與雙端測力裝置的前段電氣中心和后段 電氣中心在水平面上的投影重合，誤差不超過0· 2mm，并分別測量前、后加載頭力矩中心距 尚雙纟而測力裝置1纟而面的距尚，作為校準(zhǔn)中心力矩參考長度；
[0036] (4)在前加載頭的四個加載盤上多次施加階梯載荷，采集雙端測力裝置的所有分 量的電壓輸出值，計(jì)算出雙端測力裝置的前段主項(xiàng)系數(shù)和對后段的一次千擾項(xiàng)系數(shù)；
[0037] (5)在后加載頭的四個加載盤上多次施加階梯載荷，采集雙端測力裝置的所有分 量的電壓輸出值，計(jì)算出雙端測力裝置的后段主項(xiàng)系數(shù)和對前段的一次千擾項(xiàng)系數(shù)；
[0038] 對于四分量測力裝置，每進(jìn)行一個分量的單元校準(zhǔn)，利用最小二乘法擬合計(jì)算后， 會得到當(dāng)前校準(zhǔn)分量的主項(xiàng)系數(shù)以及校準(zhǔn)分量對其它七組電壓信號的一次干擾系數(shù)。
[0039] (6)分別繞軸向力方向旋轉(zhuǎn)雙端測力裝置180度、90度、270度，重復(fù)第（1)、（2)、 (4)、（5)步，依次校準(zhǔn)測力裝置縱向正方向和橫向正、負(fù)方向，對于正負(fù)方向的各系數(shù)采用 平均法得到最終系數(shù)。
[0040] 最終獲得雙端測力裝置的電壓輸出與載荷關(guān)系的計(jì)算矩陣，如表1所示；
[0041] 表1某四分量雙端測力裝置靜校公式
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種雙端校準(zhǔn)裝置，其特征在于包括兩個對立設(shè)置的連接件，每個連接件的上端設(shè) 置有用于固定被測裝置的連接孔，連接件上端設(shè)置有阻力加載點(diǎn)用于加載軸向載荷；每個 連接件的下端設(shè)置有加載頭，兩個連接件下端設(shè)置的加載頭在空間上互不干涉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙端校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述兩個連接件上的連接孔 對稱同軸設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙端校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述兩個連接件上端的阻力 加載點(diǎn)縱向?qū)ΨQ。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙端校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述加載頭為方形，加載頭 的四個角的每一個角上通過垂直連接線連接一個加載盤。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙端校準(zhǔn)裝置，其特征在于所述兩個連接件均為"L"形。
【文檔編號】G01L25/00GK204085784SQ201420536746
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】謝斌, 向光偉, 趙忠良, 吳軍強(qiáng), 王超, 李 浩, 陶洋, 楊海泳 申請人:中國空氣動力研究與發(fā)展中心高速空氣動力研究所