本發(fā)明屬于航空航天測力試驗動力測量，具體為一種桿式波紋管天平公式溫度修正方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)洞測力試驗中所使用的桿式六分量天平可直接測量作用在航空模型上的氣動力和力矩，是測力風(fēng)洞試驗中最為關(guān)鍵的高精度傳感器之一。而對于某些類型風(fēng)洞試驗，如內(nèi)流阻力測力風(fēng)洞試驗等，采用桿式波紋管天平，即在常規(guī)桿式六分量天平外設(shè)置波紋管密封罩裝置，利用密封原理，波紋管能夠有效的隔斷風(fēng)洞流場壓力波動。通常波紋管與天平材料不同，并且結(jié)構(gòu)差異很大，在受到風(fēng)洞流場溫度影響時，會產(chǎn)生明顯的溫度梯度，該溫度梯度不僅僅造成天平零點溫度效應(yīng)、靈敏度溫度效應(yīng)，還會因波紋管與天平二者之間材料熱膨脹系數(shù)不同、結(jié)構(gòu)差異較大等因素，影響天平的準確測量。

2、目前，針對桿式波紋管天平公式溫度修正方法研發(fā)技術(shù)較少，通常只對天平自身進行零點溫度補償以及靈敏度溫度補償，而針對桿式波紋管天平?jīng)]有進行溫度修正，特別是波紋管保護罩與天平二者之間材料熱膨脹系數(shù)不同、結(jié)構(gòu)差異較大等因素，受溫度影響導(dǎo)致天平公式存在誤差，該誤差沒有進行系統(tǒng)的修正。

3、公開號為cn114674520a公開了用于測力風(fēng)洞試驗應(yīng)變天平的靈敏度溫度效應(yīng)修正方法，針對的是天平自身溫度靈敏度進行修正，公開號為cn104849019a、cn111638034a和cn109000879a都是解決溫度分布不均導(dǎo)致的應(yīng)變天平零點溫度效應(yīng)問題，其中，cn104849019a采用各自彈性元件獨立組橋，然后兩個橋路并聯(lián)組合的方法，消除由結(jié)構(gòu)上造成的溫度應(yīng)力相互影響從而產(chǎn)生的較大零點溫度輸出；cn109000879a通過在地面溫度試驗和風(fēng)洞試驗中獲得的溫度數(shù)據(jù)擬合出天平在某次試驗過程中未受載讀數(shù)即初讀數(shù)隨天平特征溫度的變化曲線，從而達到對天平溫度漂移進行修正的目的。此外，?cn103625655a和cn112577704a是通過硬件設(shè)備的建設(shè)，形成了恒溫環(huán)境下的溫度對風(fēng)洞天平溫度效應(yīng)影響的校準能力。上述專利均是針對天平自身單一結(jié)構(gòu)元件進行的零點溫度修正與靈敏度溫度修正，并沒有解決波紋管保護罩與天平二者之間材料熱膨脹系數(shù)不同、結(jié)構(gòu)差異較大等因素，受溫度影響導(dǎo)致天平公式存在誤差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的波紋管保護罩與天平二者之間因材料熱膨脹系數(shù)不同、結(jié)構(gòu)差異大，受溫度影響導(dǎo)致天平公式存在誤差的問題，本發(fā)明提供如下方案：

2、一種桿式波紋管天平公式溫度修正方法，所述方法包括：

3、步驟一：在待修正的桿式波紋管天平的天平彈性元件上粘貼應(yīng)變計組成惠斯通測量電橋，并分別在所述天平彈性元件、波紋管保護罩上粘貼溫度傳感器；對天平進行零點溫度補償；

4、步驟二：將所述桿式波紋管天平安裝到天平校準設(shè)備上，并在所述桿式波紋管天平的模型端安裝溫度可控的加熱設(shè)備，來模擬試驗中的熱流，得到不同天平彈性元件溫度梯度、波紋管保護罩溫度梯度；

5、步驟三：分別針對所述不同天平彈性元件溫度梯度、波紋管保護罩溫度梯度進行天平校準，獲得桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的天平溫度效應(yīng)修正系數(shù)、桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的波紋管溫度效應(yīng)修正系數(shù)與桿式波紋管天平工作公式；

6、步驟四：根據(jù)所述桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的天平溫度效應(yīng)修正系數(shù)和所述桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的波紋管溫度效應(yīng)修正系數(shù)，對測力風(fēng)洞試驗采集的惠斯通測量電橋原始數(shù)據(jù)進行修正，并通過所述桿式波紋管天平工作公式獲得飛行器模型在測力風(fēng)洞試驗中所受到的氣動力載荷數(shù)據(jù)。

7、進一步的，所述步驟一具體實現(xiàn)過程：

8、步驟1.1：根據(jù)桿式波紋管天平的測量分量數(shù)設(shè)置相對應(yīng)的惠斯通測量電橋，每個惠斯通測量電橋中各自應(yīng)變計都粘貼在天平溫度傳遞路徑的同一個截面上；

9、步驟1.2：溫度傳感器粘貼在桿式波紋管天平的前、后兩處所述天平彈性元件上，以及所述波紋管保護罩的前、后端面上；

10、步驟1.3：對所述桿式波紋管天平進行零點溫度補償。

11、進一步的，所述步驟三具體實現(xiàn)過程：

12、步驟3.1：在常溫穩(wěn)定溫度環(huán)境下，按校準載荷表對所述桿式波紋管天平實施第一次靜態(tài)性能校準，采集所述惠斯通測量電橋以及所述溫度傳感器的輸出，從而獲得常溫校準工況下的加載數(shù)據(jù)、桿式波紋管天平工作公式；

13、步驟3.2：對所述桿式波紋管天平的模型端進行加熱，設(shè)置目標溫度；

14、步驟3.3：當所述波紋管保護罩產(chǎn)生溫度梯度，而所述天平彈性元件沒有溫度梯度時，按與步驟3.1相同的校準載荷表對所述桿式波紋管天平實施第二次載荷加載，采集所述惠斯通測量電橋以及所述溫度傳感器的輸出，獲得第一次溫度分布不均工況下的加載數(shù)據(jù)；

15、步驟3.4：當所述天平彈性元件產(chǎn)生溫度梯度時，停止加熱，等到所述波紋管保護罩降至室溫時，而所述天平彈性元件依然有溫度梯度時，按與步驟3.1相同的校準載荷表對桿式波紋管天平實施第三次載荷加載，采集所述惠斯通測量電橋以及所述溫度傳感器的輸出，獲得第二次溫度分布不均工況下的加載數(shù)據(jù)；

16、步驟3.5：利用多種溫度工況下混合多元法校準載荷表加載的桿式波紋管天平的惠斯通測量電橋以及溫度傳感器的輸出數(shù)據(jù)，處理計算獲得所述桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的天平溫度效應(yīng)修正系數(shù)和所述桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的波紋管溫度效應(yīng)修正系數(shù)。

17、進一步的，所述步驟3.5中，所述桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的天平溫度效應(yīng)修正系數(shù)和桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的波紋管溫度效應(yīng)修正系數(shù)通過：

18、kui?天平=[（ui加溫-ui加溫零點）-（ui校準-ui校準零點）]/（ui校準-ui校準零點）/（ti天平加溫-ti天平校準）；

19、kui波紋管?=[（ui加溫-ui加溫零點）-（ui校準-ui校準零點）]/（ui校準-ui校準零點）/（t波紋管加溫-t波紋管校準）；

20、獲得，其中，kui天平是桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的天平溫度效應(yīng)修正系數(shù)，kui波紋管是桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的波紋管溫度效應(yīng)修正系數(shù)，ui加溫是溫度分布不均工況下加載載荷后的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值，ui加溫零點是溫度分布不均工況下的零載桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值，ui校準是常溫校準工況下加載載荷后的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值，ui校準零點是常溫校準工況下零載的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值，ti天平加溫是溫度分布不均工況下對應(yīng)每個惠斯通測量電橋的溫度傳感器輸出值，ti天平校準是常溫校準工況下對應(yīng)每個惠斯通測量電橋的溫度傳感器輸出值，t波紋管加溫是溫度分布不均工況下波紋管溫度傳感器輸出值，t波紋管校準是常溫校準工況下波紋管溫度傳感器輸出值。

21、進一步的，所述步驟四具體實現(xiàn)過程：

22、步驟4.1：利用所述桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的天平溫度效應(yīng)修正系數(shù)和所述桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的波紋管溫度效應(yīng)修正系數(shù)修正測力風(fēng)洞試驗吹風(fēng)中采集到的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值；

23、步驟4.2：對所述步驟4.1中修正后的所述惠斯通測量電橋輸出值進行加、減組合，獲得對應(yīng)桿式波紋管天平各分量載荷的電壓變化量，并利用所述桿式波紋管天平工作公式計算獲得飛行器模型在測力風(fēng)洞試驗中所受到的氣動力載荷數(shù)據(jù)。

24、進一步的，所述步驟4.1中，所述測力風(fēng)洞試驗吹風(fēng)中采集到的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值通過：

25、ui風(fēng)洞修正=（ui風(fēng)洞-ui風(fēng)洞零點）/[1+kui天平?×（ti風(fēng)洞-ti天平校準）+kui?波紋管×（ti風(fēng)洞-ti天平校準）]+ui風(fēng)洞零點；

26、修正，其中，ui風(fēng)洞修正是對測力風(fēng)洞試驗吹風(fēng)中采集到的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值進行靈敏度溫度效應(yīng)修正后的數(shù)值，ui風(fēng)洞是測力風(fēng)洞試驗吹風(fēng)中采集到的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值，ui風(fēng)洞零點是測力風(fēng)洞試驗無風(fēng)狀態(tài)采集到的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋輸出值，kui天平是步驟3.4中得到的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的天平溫度效應(yīng)修正系數(shù)，kui波紋管是步驟3.4中得到的桿式波紋管天平每個惠斯通測量電橋的波紋管溫度效應(yīng)修正系數(shù)，ti風(fēng)洞是測力風(fēng)洞試驗吹風(fēng)中采集到的對應(yīng)每個惠斯通測量電橋的溫度傳感器輸出值，ti校準是常溫校準工況下對應(yīng)每個惠斯通測量電橋的溫度傳感器輸出值。

27、本發(fā)明具有以下有益效果：

28、現(xiàn)有技術(shù)方案僅能對天平自身進行零點溫度補償與靈敏度溫度補償，本發(fā)明可以解決波紋管與天平二者之間因材料熱膨脹系數(shù)不同、結(jié)構(gòu)差異較大等因素，受溫度影響對天平的測量誤差修正的問題，保證了桿式波紋管天平風(fēng)洞試驗氣動力數(shù)據(jù)測試的精確度。