本發(fā)明涉及一種高精度高剛度大負(fù)載壓電式解耦微振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，可用于對(duì)航天器內(nèi)部大型擾振部件的擾動(dòng)載荷在六個(gè)自由度上的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。

背景技術(shù)：

目前的航天器大多都屬于大型柔性展開(kāi)式機(jī)構(gòu)，且?guī)в写罅康墓鈱W(xué)元件，它們對(duì)指向精度和穩(wěn)定度均提出了很高的要求。影響衛(wèi)星抖動(dòng)和姿態(tài)穩(wěn)定度的主要包括環(huán)境外力干擾、姿態(tài)機(jī)動(dòng)、星上活動(dòng)部件的擾動(dòng)力矩等因素。在現(xiàn)代航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)中，控制力矩陀螺和太陽(yáng)翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等是其控制系統(tǒng)中的重要元件，它們?cè)谔峁┍匾目刂苿?dòng)力的同時(shí)，也會(huì)引起一些有害振動(dòng)。這些振動(dòng)會(huì)大大降低太空中精密儀器的性能指標(biāo)，因此測(cè)量和分析航天器有效載荷擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)于分析并消除擾動(dòng)從而提高航天器的姿態(tài)控制精度和加強(qiáng)航天器的安全設(shè)計(jì)有著非常重要的工程意義。

由于我國(guó)航天事業(yè)的不斷發(fā)展，航天器的規(guī)格不斷增大，航天內(nèi)部活動(dòng)部件的尺寸也在不斷增長(zhǎng)，要想精確測(cè)量大型部件的擾振特性，必須設(shè)計(jì)更大尺寸的測(cè)力臺(tái)，但是測(cè)力臺(tái)隨著尺寸的增大其剛度會(huì)迅速下降，導(dǎo)致其有效頻段變窄，往往不能對(duì)較高頻段的擾振進(jìn)行有效的測(cè)量。同時(shí)，現(xiàn)有微振動(dòng)測(cè)量技術(shù)通常只能測(cè)得六個(gè)空間力分量耦合在一起后的數(shù)據(jù)信號(hào)，需要通過(guò)復(fù)雜的軟件后處理才能得到所需的結(jié)果，而且，耦合測(cè)力臺(tái)的標(biāo)定過(guò)程復(fù)雜，數(shù)據(jù)后處理的誤差也較大。綜上所述為了解決這一系列的矛盾與不足，必須設(shè)計(jì)出一臺(tái)能夠兼顧幾何尺寸與結(jié)構(gòu)剛度由可以實(shí)現(xiàn)解耦測(cè)量的測(cè)力臺(tái)，以滿足我國(guó)正蓬勃發(fā)展中的航天工程的需要。

迄今為止國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)有關(guān)此幾何尺寸下高精度高剛度大負(fù)載壓電式解耦微振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有測(cè)力臺(tái)尺寸過(guò)小，剛度過(guò)低及標(biāo)定過(guò)程復(fù)雜，不能實(shí)時(shí)顯示擾振力的不足，提供一種高精度高剛度大負(fù)載壓電式解耦微振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，可直接測(cè)得振動(dòng)臺(tái)中心位置大型擾振源產(chǎn)生的六個(gè)載荷分量，用于分析航天器運(yùn)行過(guò)程中，擾動(dòng)源在空間六個(gè)自由度上的動(dòng)態(tài)特性，為提高航天器的姿態(tài)控制精度和加強(qiáng)航天器的安全設(shè)計(jì)提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。

本發(fā)明要解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種高精度高剛度大負(fù)載壓電式解耦微振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)模塊1，傳感器模塊組2，負(fù)載盤3，標(biāo)定盤4以及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)5；結(jié)構(gòu)模塊1由底板1.1、第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4、第一斜撐板1.3.1、第二斜撐板1.3.2、第三斜撐板1.3.3、第四斜撐板1.3.4、內(nèi)八邊形板1.4、第一上三角形蓋板1.5.1、第二上三角形蓋板1.5.2、第三上三角形蓋板1.5.3、第四上三角形蓋板1.5.4、第一A型連接塊1.6.1、第二A型連接塊1.6.2、第三A型連接塊1.6.3、第四A型連接塊1.6.4、第一B型連接塊1.7.1、第二B型連接塊1.7.2、第三B型連接塊1.7.3、第四B型連接塊1.7.4組成；傳感器模塊組2分為四個(gè)縱向-徑向傳感器2.1和四個(gè)縱向-切向傳感器2.2，其中四個(gè)縱向-徑向傳感器2.1分別位于內(nèi)八邊形板1.4外側(cè)表面的四個(gè)90度方向邊上，與負(fù)載盤3、底板1.1、內(nèi)八邊形板1.4通過(guò)螺栓擰緊，與第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4分別通過(guò)第一A型連接塊1.6.1、第二A型連接塊1.6.2、第三A型連接塊1.6.3、第四A型連接塊1.6.4用螺栓連接；四個(gè)縱向-切向傳感器2.2分別位于內(nèi)八邊形板1.4外側(cè)表面的四個(gè)45度方向邊上，與負(fù)載盤3、底板1.1、內(nèi)八邊形板1.4通過(guò)螺栓擰緊，與第一斜撐板1.3.1第二斜撐板1.3.2第三斜撐板1.3.3第四斜撐板1.3.4分別通過(guò)第一B型連接塊1.7.1、第二B型連接塊1.7.2、第三B型連接塊1.7.3、第四B型連接塊1.7.4用螺栓連接；縱向-徑向傳感器2.1由七部分組成，即傳感器底2.1.1、第一傳感器側(cè)板2.1.2、第二傳感器側(cè)板2.1.3、傳感器芯2.1.4、底部拉壓片2.1.5、側(cè)部拉壓片2.1.6以及圓形傳力墊片2.1.7組成；縱向-切向傳感器2.2也由七部分組成，即傳感器底2.2.1、第一傳感器側(cè)板2.2.2、第二傳感器側(cè)板2.2.3、傳感器芯2.2.4、底部拉壓片2.2.5、側(cè)部剪切片2.2.6以及方形傳力墊片2.2.7組成；縱向-切向傳感器2.2與縱向-徑向傳感器2.1的不同之處在于將縱向-徑向傳感器2.1中的側(cè)部拉壓片2.1.6與圓形傳力墊片2.1.7換為縱向-切向傳感器2.2中相同位置處的側(cè)部剪切片2.2.6與方形傳力墊片2.2.7，其余結(jié)構(gòu)完全相同?？v向-徑向傳感器傳感器2.1、縱向-切向傳感器2.2根據(jù)結(jié)構(gòu)傳力特性設(shè)計(jì)而成，縱向-徑向傳感器2.1設(shè)計(jì)思路如下：底部拉壓片2.1.5位于傳感器底2.1.1和傳感器芯2.1.4之間，傳感器底2.1.1和傳感器芯2.1.4通過(guò)六個(gè)螺栓擰緊從而使底部拉壓片2.1.5被壓緊；側(cè)部拉壓片2.1.6位于第一傳感器側(cè)板2.1.2和傳感器芯2.1.4之間，第一傳感器側(cè)板2.1.2和傳感器芯2.1.4通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊從而使側(cè)部拉壓片2.1.6被壓緊；圓形傳力墊片2.1.7位于第二傳感器側(cè)板2.1.3和傳感器芯2.1.4之間，第二傳感器側(cè)板2.1.3和傳感器芯2.1.4通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊從而使圓形傳力墊片2.1.7被壓緊；縱向-切向傳感器2.2設(shè)計(jì)思路如下，底部拉壓片2.2.5位于傳感器底2.2.1和傳感器芯2.2.4之間，傳感器底2.2.1和傳感器芯2.2.4通過(guò)六個(gè)螺栓擰緊從而使底部拉壓片2.2.5被壓緊；側(cè)部剪切片2.2.6位于第一傳感器側(cè)板2.2.2和傳感器芯2.2.4之間，第一傳感器側(cè)板2.2.2和傳感器芯2.2.4通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊從而使側(cè)部剪切片2.2.6被壓緊；方形傳力墊片2.2.7位于第二傳感器側(cè)板2.2.3和傳感器芯2.2.4之間，第二傳感器側(cè)板2.2.3和傳感器芯2.2.4通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊從而使方形傳力墊片2.2.7被壓緊；圓形傳力墊片2.1.7是幾何尺寸與側(cè)部拉壓片2.1.6相同且剛度與壓電片相近的鋁片，方形傳力墊片2.2.7是幾何尺寸與側(cè)部剪切片2.2.6相同且剛度與壓電片相近的鋁片，兩者作用均是保證傳力的均勻性與一致性；在測(cè)試過(guò)程中，第一傳感器底2.1.1、第二傳感器底2.2.1與第一傳感器側(cè)板2.1.2，第二傳感器側(cè)2.1.3，第三傳感器側(cè)板2.2.2，第四傳感器側(cè)板2.2.3因?yàn)榕c結(jié)構(gòu)模塊固連故保持不動(dòng)，第一傳感器芯2.1.4、第二傳感器芯2.2.4受到擾動(dòng)源傳來(lái)的載荷會(huì)產(chǎn)生微小位移從而與壓電片相互擠壓或相互剪切，使得第一底部拉壓片2.1.5和第二底部拉壓片2.2.5可以測(cè)得豎直軸向力信號(hào)，側(cè)部拉壓片2.1.6可以測(cè)得水平徑向力信號(hào)，側(cè)部剪切片2.2.6可以測(cè)得水平切向力信號(hào)；四個(gè)縱向-切向傳感器2.2通過(guò)所設(shè)計(jì)的接線方式，可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)縱向-徑向傳感器2.2中底部拉壓片2.2.5對(duì)沿Z軸的振動(dòng)力，側(cè)部剪切片2.2.6對(duì)繞Z軸的振動(dòng)力矩的測(cè)量；傳感器模塊組2通過(guò)信號(hào)傳輸線與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)5相連；當(dāng)微小擾動(dòng)源產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，傳感器模塊組2產(chǎn)生六個(gè)壓電信號(hào)，對(duì)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定后得到六個(gè)解耦的靈敏度系數(shù)，將賦予六個(gè)采集通道后便可以在測(cè)量中得到實(shí)時(shí)的六分量空間力信號(hào)，從而通過(guò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)分析擾動(dòng)源的振動(dòng)特性。

進(jìn)一步的，為了能夠?qū)Τ叽巛^大的擾振源進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，該測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)幾何尺寸也較大(長(zhǎng)1200mm，寬1200mm，高246.5mm)，為了保證結(jié)構(gòu)具有較高的固有頻率必須盡量減少結(jié)構(gòu)中的空腔，基于此考慮，在第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4、第一斜撐板1.3.1第二斜撐板1.3.2第三斜撐板1.3.3、第四斜撐板1.3.4與內(nèi)八邊形板1.4之間沒(méi)有傳感器的地方需加裝鋁錠將空間填實(shí)，并在縫隙處用環(huán)氧樹(shù)脂膠澆灌。測(cè)力臺(tái)四個(gè)角處的空腔需用同樣的方法處理。

進(jìn)一步的，為了使結(jié)構(gòu)的剛度滿足要求，傳感器2.1，2.2采用表面硬化鋼，其余部分材料為硬鋁。

進(jìn)一步的，在傳感器裝配過(guò)程中，用螺栓將壓電片組壓緊在第一傳感器底2.1.1、第二傳感器底2.2.1和第一傳感器芯2.1.4第二傳感器芯2.2.4之間及第一傳感器側(cè)板2.1.2、第二傳感器側(cè)板2.2.2和第一傳感器芯2.1.4、第二傳感器芯2.2.4之間時(shí)，要保證壓電片的受力是均勻的，因此，需用力矩扳手保證同一個(gè)安裝面上每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力都是相同的。

進(jìn)一步的，振動(dòng)測(cè)試臺(tái)安裝過(guò)程如下：

1)安裝結(jié)構(gòu)模塊1將螺栓從底板1.1下表面插入，從而將第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4、第一斜撐板1.3.1、第二斜撐板1.3.2、第三斜撐板1.3.3、第四斜撐板1.3.4、與內(nèi)八邊形板1.4固定在底板1.1上，將螺栓從底板1.1上表面插入，從而將底板1.1固定在地基上；

2)安裝傳感器模塊組2，在第一傳感器底2.1.1和第二傳感器底2.2.1的上表面安裝壓電片定位裝置并分別安放第一底部拉壓片2.1.5和第二底部拉壓片2.2.5，再在第一底部拉壓片2.1.5和第二底部拉壓片2.2.5上分別放置第一傳感器芯2.1.4和第二傳感器芯2.2.4并通過(guò)六個(gè)螺栓擰緊；轉(zhuǎn)置使第一傳感器芯2.1.4和第二傳感器芯2.2.4的側(cè)表面向上，在該面安裝壓電片定位裝置并分別安放側(cè)部拉壓片2.1.6和側(cè)部剪切片2.2.6，再在側(cè)部拉壓片2.1.6和側(cè)部剪切片2.2.6上放置第一傳感器側(cè)板2.1.2、第三傳感器側(cè)板2.2.2并通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊；再轉(zhuǎn)置使第一傳感器芯2.1.4和第二傳感器芯2.2.4的對(duì)面一側(cè)的表面向上，在該面安裝壓電片定位裝置并分別安放圓形傳力墊片(2.1.7)和方形傳力墊片2.2.7，再在圓形傳力墊片2.1.7和方形傳力墊片2.2.7上放置第二傳感器側(cè)板2.1.3和第四傳感器側(cè)板2.2.3并通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊；至此傳感器模塊組2安裝完成；

3)將傳感器模塊組2用螺栓固定在底板1.1與內(nèi)八邊形板1.4上，并用螺栓通過(guò)第一A型連接塊1.6.1、第二A型連接塊1.6.2、第三A型連接塊1.6.3、第四A型連接塊1.6.4分別與第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4連接起來(lái)，通過(guò)第一B型連接塊1.7.1、第二B型連接塊1.7.2、第三B型連接塊1.7.3、第四B型連接塊1.7.4與第一斜撐板1.3.1第二斜撐板1.3.2第三斜撐板1.3.3第四斜撐板1.3.4連接起來(lái)；

4)將結(jié)構(gòu)內(nèi)空間用鋁錠填滿并用環(huán)氧樹(shù)脂AB膠澆灌，將第一上三角形蓋板1.5.1、第二上三角形蓋板1.5.2、第三上三角形蓋板1.5.3、第四上三角形蓋板1.5.4用螺栓與第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4及第一斜撐板1.3.1第二斜撐板1.3.2第三斜撐板1.3.3第四斜撐板1.3.4連接；

5)將負(fù)載盤3與傳感器模塊組2用螺栓連接，至此已完成整個(gè)測(cè)力臺(tái)的裝配。采用模塊化設(shè)計(jì)，裝配簡(jiǎn)單且過(guò)程可逆。

進(jìn)一步的，若地基安裝面的孔位發(fā)生變化，可在底板1.1下部加裝轉(zhuǎn)接板以適應(yīng)不同的地基安裝面。

進(jìn)一步的，所述需要通過(guò)螺栓連接處連接部分的螺栓必須在強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)盡量擰緊，以提高該測(cè)量系統(tǒng)的剛度，保證其測(cè)量精度。

進(jìn)一步的，由于壓電片自身特性會(huì)隨時(shí)間及環(huán)境的變化而變化，從而使測(cè)量結(jié)果發(fā)生漂移，所以需要定期對(duì)測(cè)力臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定。在標(biāo)定時(shí)將標(biāo)定盤4用螺釘連接在負(fù)載盤3上，可以用用錘擊法或其他標(biāo)定方法進(jìn)行標(biāo)定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在如此大的幾何尺寸下(長(zhǎng)1200mm，寬1200mm，高246.5mm)能夠保持較高結(jié)構(gòu)剛度，一階固有頻率超過(guò)900Hz，測(cè)量精度能達(dá)到0.01N與0.001N·m。

(2)通過(guò)對(duì)傳感器的空間布置及信號(hào)線的不同組合設(shè)計(jì)，可以直接得到已解耦的六個(gè)電壓信號(hào)，在通道中設(shè)置由標(biāo)定得到的靈敏度系數(shù)即可直接實(shí)時(shí)測(cè)得空間六分量力信號(hào)F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、M_z。

(3)本發(fā)明采用模塊化設(shè)計(jì)且裝配簡(jiǎn)單。

(4)本發(fā)明測(cè)量裝置和被測(cè)量試件分離，不需要在被測(cè)量試件上安裝附加設(shè)備和傳感器，不影響被測(cè)試件的動(dòng)態(tài)特性，不損傷被測(cè)試件結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)完畢后試件還可以正常使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)分解圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中傳感器示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中傳感器分解圖。

附圖標(biāo)記含義為：

1為結(jié)構(gòu)模塊，2為傳感器模塊組，3為負(fù)載盤，4為標(biāo)定盤，5為數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)；

1.1為底板，1.2.1為第一外側(cè)板，1.2.2為第二外側(cè)板，1.2.3為第三外側(cè)板，1.2.4為第四外側(cè)板，1.3.1為第一斜撐板，1.3.2為第二斜撐板，1.3.3為第三斜撐板，1.3.4為第四斜撐板，1.4為內(nèi)八邊形板，1.5.1為第一上三角形蓋板，1.5.2為第二上三角形蓋板，1.5.3為第三上三角形蓋板，1.5.4為第四上三角形蓋板，1.6.1為第一A型連接塊，1.6.2為第二A型連接塊，1.6.3為第三A型連接塊，1.6.4為第四A型連接塊，1.7.1為第一B型連接塊，1.7.2為第二B型連接塊，1.7.3為第三B型連接塊，1.7.4為第四B型連接塊；

2.1為縱向-徑向傳感器，其中2.1.1為傳感器底，2.1.2為第一傳感器側(cè)板，2.1.3為第二傳感器側(cè)板，2.1.4為傳感器芯，2.1.5為底部拉壓片，2.1.6為側(cè)部拉壓片，2.1.7為圓形傳力墊片；

2.2為縱向-切向傳感器，其中2.2.1為傳感器底，2.2.2為第一傳感器側(cè)板，2.2.3為第二傳感器側(cè)板，2.2.4為傳感器芯，2.2.5為底部拉壓片，2.2.6為側(cè)部剪切片，2.2.7為方形傳力墊片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種高精度高剛度大負(fù)載壓電式解耦微振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，包括：結(jié)構(gòu)模塊1，傳感器模塊組2，負(fù)載盤3，標(biāo)定盤4以及數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)5；結(jié)構(gòu)模塊1由底板1.1、外側(cè)板、斜撐板、內(nèi)八邊形板1.4、上三角形蓋板、A型連接塊、B型連接塊組成；外側(cè)板包括第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3和第四外側(cè)板1.2.4；斜撐板包括第一斜撐板1.3.1、第二斜撐板1.3.2、第三斜撐板1.3.3和第四斜撐板1.3.4；上三角形蓋板包括第一上三角形蓋板1.5.1、第二上三角形蓋板1.5.2、第三上三角形蓋板1.5.3和第四上三角形蓋板1.5.4；A型連接塊包括第一A型連接塊1.6.1、第二A型連接塊1.6.2、第三A型連接塊1.6.3和第四A型連接塊1.6.4；B型連接塊包括第一B型連接塊1.7.1、第二B型連接塊1.7.2、第三B型連接塊1.7.3和第四B型連接塊1.7.4；傳感器模塊組2分為四個(gè)縱向-徑向傳感器2.1和四個(gè)縱向-切向傳感器2.2，其中四個(gè)縱向-徑向傳感器2.1分別位于內(nèi)八邊形板1.4外側(cè)表面的四個(gè)90度方向邊上，四個(gè)縱向-切向傳感器2.2分別位于內(nèi)八邊形板1.4外側(cè)表面的四個(gè)45度方向邊上；傳感器模塊組2與負(fù)載盤3、底板1.1、內(nèi)八邊形板1.4通過(guò)螺栓擰緊，與第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4和第一斜撐板1.3.1、第二斜撐板1.3.2、第三斜撐板1.3.3、第四斜撐板1.3.4分別通過(guò)第一A型連接塊1.6.1、第二A型連接塊1.6.2、第三A型連接塊1.6.3、第四A型連接塊1.6.4、第一B型連接塊1.7.1、第二B型連接塊1.7.2、第三B型連接塊1.7.3、第四B型連接塊1.7.4用螺栓連接；縱向-徑向傳感器2.1和縱向-切向傳感器2.2均由七部分組成，縱向-徑向傳感器2.1組成元件包括第一傳感器底2.1.1、第一傳感器側(cè)板2.1.2、第二傳感器側(cè)板2.1.3、第一傳感器芯2.1.4、第一底部拉壓片2.1.5、側(cè)部拉壓片2.1.6、圓形傳力墊片2.1.7，縱向-切向傳感器2.2組成元件包括第二傳感器底2.2.1、第三傳感器側(cè)板2.2.2、第四傳感器側(cè)板2.2.3、第二傳感器芯2.2.4、第二底部拉壓片、側(cè)部剪切片2.2.6及方形傳力墊片2.2.7；；縱向-切向傳感器2.2與縱向-徑向傳感器2.1的不同之處在于將縱向-徑向傳感器2.1中的側(cè)部拉壓片2.1.6與圓形傳力墊片2.1.7換為縱向-切向傳感器2.2中相同位置處的側(cè)部剪切片2.2.6與方形傳力墊片2.2.7，其余結(jié)構(gòu)完全相同。傳感器模塊2根據(jù)結(jié)構(gòu)傳力特性設(shè)計(jì)而成，縱向-徑向傳感器2.1設(shè)計(jì)思路如下：底部拉壓片2.1.5位于傳感器底2.1.1和傳感器芯2.1.4之間，傳感器底2.1.1和傳感器芯2.1.4通過(guò)六個(gè)螺栓擰緊從而使底部拉壓片2.1.5被壓緊；側(cè)部拉壓片2.1.6位于第一傳感器側(cè)板2.1.2和傳感器芯2.1.4之間，第一傳感器側(cè)板2.1.2和傳感器芯2.1.4通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊從而使側(cè)部拉壓片2.1.6被壓緊；圓形傳力墊片2.1.7位于第二傳感器側(cè)板2.1.3和傳感器芯2.1.4之間，第二傳感器側(cè)板2.1.3和傳感器芯2.1.4通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊從而使圓形傳力墊片2.1.7被壓緊；縱向-切向傳感器2.2設(shè)計(jì)思路如下，底部拉壓片2.2.5位于傳感器底2.2.1和傳感器芯2.2.4之間，傳感器底2.2.1和傳感器芯2.2.4通過(guò)六個(gè)螺栓擰緊從而使底部拉壓片2.2.5被壓緊；側(cè)部剪切片2.2.6位于第一傳感器側(cè)板2.2.2和傳感器芯2.2.4之間，第一傳感器側(cè)板2.2.2和傳感器芯2.2.4通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊從而使側(cè)部剪切片2.2.6被壓緊；方形傳力墊片2.2.7位于第二傳感器側(cè)板2.2.3和傳感器芯2.2.4之間，第二傳感器側(cè)板2.2.3和傳感器芯2.2.4通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊從而使方形傳力墊片2.2.7被壓緊；圓形傳力墊片2.1.7是幾何尺寸與側(cè)部拉壓片2.1.6相同且剛度與壓電片相近的鋁片，方形傳力墊片2.2.7是幾何尺寸與側(cè)部剪切片2.2.6相同且剛度與壓電片相近的鋁片，兩者作用均是保證傳力的均勻性與一致性；在測(cè)試過(guò)程中，第一傳感器底2.1.1和第二傳感器底2.2.1與第一傳感器側(cè)板2.1.2，第二傳感器側(cè)2.1.3，第三傳感器側(cè)板2.2.2，第四傳感器側(cè)板2.2.3因?yàn)榕c結(jié)構(gòu)模塊固連故保持不動(dòng)，第一傳感器芯2.1.4、第二傳感器芯2.2.4受到擾動(dòng)源傳來(lái)的載荷會(huì)產(chǎn)生微小位移從而與壓電片相互擠壓或相互剪切，使得第一底部拉壓片2.1.5和第二底部拉壓片2.2.5可以測(cè)得豎直軸向力信號(hào)，側(cè)部拉壓片2.1.6可以測(cè)得水平徑向力信號(hào)，側(cè)部剪切片2.2.6可以測(cè)得水平切向力信號(hào)；四個(gè)縱向-徑向傳感器2.1通過(guò)所設(shè)計(jì)的接線方式，可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)縱向-徑向傳感器2.1中底部拉壓片2.1.5對(duì)繞X軸與Y軸的振動(dòng)力矩、側(cè)部拉壓片2.1.6對(duì)沿X軸與Y軸的振動(dòng)力的測(cè)量；四個(gè)縱向-切向傳感器2.2通過(guò)所設(shè)計(jì)的接線方式，可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)縱向-徑向傳感器2.2中底部拉壓片2.2.5對(duì)沿Z軸的振動(dòng)力，側(cè)部剪切片2.2.6對(duì)繞Z軸的振動(dòng)力矩的測(cè)量；傳感器模塊組2通過(guò)信號(hào)傳輸線與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)5相連；當(dāng)微小擾動(dòng)源產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，傳感器模塊組2產(chǎn)生六個(gè)壓電信號(hào)，對(duì)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定后得到六個(gè)解耦的靈敏度系數(shù)，將賦予六個(gè)采集通道后便可以在測(cè)量中得到實(shí)時(shí)的六分量空間力信號(hào)，從而通過(guò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)分析擾動(dòng)源的振動(dòng)特性。

為了能夠?qū)Τ叽巛^大的擾振源進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，該測(cè)試平臺(tái)結(jié)構(gòu)幾何尺寸也較大：長(zhǎng)1200mm，寬1200mm，高246.5mm，為了保證結(jié)構(gòu)具有較高的固有頻率必須盡量減少結(jié)構(gòu)中的空腔，基于此考慮，在第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4、第一斜撐板1.3.1第二斜撐板1.3.2第三斜撐板1.3.3第四斜撐板1.3.4與內(nèi)八邊形板1.4之間沒(méi)有傳感器的地方需加裝鋁錠將空間填實(shí)，并在縫隙處用環(huán)氧樹(shù)脂膠澆灌。測(cè)力臺(tái)四個(gè)角處的空腔需用同樣的方法處理。

為了使結(jié)構(gòu)的剛度滿足要求，縱向-徑向傳感器2.1與縱向-切向傳感器，2.2采用表面硬化鋼，其余部分材料為硬鋁。

在傳感器裝配過(guò)程中，用螺栓將壓電片組壓緊在第一傳感器底2.1.1、第二傳感器底,2.2.1和第一傳感器芯2.1.4第二傳感器芯,2.2.4之間及第一傳感器側(cè)板2.1.2、第二傳感器側(cè)板,2.2.2和第一傳感器芯2.1.4、第二傳感器芯,2.2.4之間時(shí)，要保證壓電片的受力是均勻的，因此，需用力矩扳手保證同一個(gè)安裝面上每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力都是相同的。

振動(dòng)測(cè)試臺(tái)安裝過(guò)程如下：

1)安裝結(jié)構(gòu)模塊1將用螺栓從底板1.1下表面插入，從而將第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4、第一斜撐板1.3.1、第二斜撐板1.3.2、第三斜撐板1.3.3、第四斜撐板1.3.4、與內(nèi)八邊形板1.4固定在底板1.1上，將螺栓從底板1.1上表面插入，從而將底板1.1固定在地基上；

2)安裝傳感器模塊組2，在第一傳感器底2.1.1和第二傳感器底2.2.1的上表面安裝壓電片定位裝置并分別安放第一底部拉壓片2.1.5和第二底部拉壓片2.2.5，再在第一底部拉壓片2.1.5和第二底部拉壓片2.2.5上分別放置第一傳感器芯2.1.4,和第二傳感器芯2.2.4并通過(guò)六個(gè)螺栓擰緊；轉(zhuǎn)置使第一傳感器芯2.1.4和第二傳感器芯2.2.4的側(cè)表面向上，在該面安裝壓電片定位裝置并分別安放側(cè)部拉壓片2.1.6和側(cè)部剪切片2.2.6，再在側(cè)部拉壓片2.1.6和側(cè)部剪切片2.2.6上放置第一傳感器側(cè)板2.1.2、第三傳感器側(cè)板2.2.2并通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊；再轉(zhuǎn)置使第一傳感器芯2.1.4和第二傳感器芯2.2.4的對(duì)面一側(cè)的表面向上，在該面安裝壓電片定位裝置并分別安放圓形傳力墊片2.1.7和方形傳力墊片2.2.7，再在圓形傳力墊片2.1.7和方形傳力墊片2.2.7上放置第二傳感器側(cè)板2.1.3和第四傳感器側(cè)板2.2.3并通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊；至此傳感器模塊組2安裝完成；

3)將傳感器模塊組2用螺栓固定在底板1.1與內(nèi)八邊形板1.4上，并用螺栓通過(guò)第一A型連接塊1.6.1、第二A型連接塊1.6.2、第三A型連接塊1.6.3、第四A型連接塊1.6.4分別與第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4連接起來(lái)，通過(guò)第一B型連接塊1.7.1、第二B型連接塊1.7.2、第三B型連接塊1.7.3、第四B型連接塊1.7.4與第一斜撐板1.3.1第二斜撐板1.3.2第三斜撐板1.3.3第四斜撐板1.3.4連接起來(lái)；

4)將結(jié)構(gòu)內(nèi)空間用鋁錠填滿并用環(huán)氧樹(shù)脂AB膠澆灌，將第一上三角形蓋板1.5.1、第二上三角形蓋板1.5.2、第三上三角形蓋板1.5.3、第四上三角形蓋板1.5.4用螺栓與第一外側(cè)板1.2.1、第二外側(cè)板1.2.2、第三外側(cè)板1.2.3、第四外側(cè)板1.2.4及第一斜撐板1.3.1第二斜撐板1.3.2第三斜撐板1.3.3第四斜撐板1.3.4連接；

5)將負(fù)載盤3與傳感器模塊組2用螺栓連接，至此已完成整個(gè)測(cè)力臺(tái)的裝配。采用模塊化設(shè)計(jì)，裝配簡(jiǎn)單且過(guò)程可逆。

若地基安裝面的孔位發(fā)生變化，可在底板1.1下部加裝轉(zhuǎn)接板以適應(yīng)不同的地基安裝面。

所述需要通過(guò)螺栓連接處連接部分的螺栓必須在強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)盡量擰緊，以提高該測(cè)量系統(tǒng)的剛度，保證其測(cè)量精度。

由于壓電片自身特性會(huì)隨時(shí)間及環(huán)境的變化而變化，從而使測(cè)量結(jié)果發(fā)生漂移，所以需要定期對(duì)測(cè)力臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定。在標(biāo)定時(shí)將標(biāo)定盤4用螺釘連接在負(fù)載盤3上，可以用用錘擊法或其他標(biāo)定方法進(jìn)行標(biāo)定。

本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

以上所述，僅為本發(fā)明部分具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。