一种风洞天平弹性角修正系统及其使用方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112362293A(43)申请公布日2021.02.12(21)申请号202011357995.9(22)申请日2020.11.27(71)申请人中国航天空气动力技术研究院地址100073北京市丰台区云岗西路17号(72)发明人赵煊刘森蒋坤赵顺友(74)专利代理机构北京八月瓜知识产权代理有限公司11543代理人李斌(51)Int.Cl.G01M9/06(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种风洞天平弹性角修正系统及其使用方法(57)摘要本发明提供了一种风洞天平弹性角修正系统及其使用方法，所述风洞天平弹性角修正系统，包括风洞天平、天平支杆、天平套筒、支撑装置、加速度计、电压采集卡、工控机、以及与风洞天平配合使用的标准质量砝码。本发明的风洞天平弹性角修正系统在体轴系下进行风洞天平弹性角修正，相对于在地轴系下进行修正，无需考虑支杆变形；本发明利用加速度计自动获取角度信息，相比于传统的人工通过象限仪或水泡读取角度信息，该方法工作效率高，可减少人为误差；此外，本发明设计的加速度工装的安装平面法线，即加速度计敏感轴方向，与水平面成5°夹角指向上，这样设计可减小角度换算值波动，且避免加速度计输出过零。CN112362293ACN112362293A权利要求书1/2页1.一种风洞天平弹性角修正系统，其特征在于：包括风洞天平、天平支杆、支撑装置、天平套筒、加速度计、电压采集卡、工控机、以及与风洞天平配合使用的标准质量砝码；所述的风洞天平安装在天平支杆上，所述的天平支杆固定在支撑装置上，所述的天平套筒套设在风洞天平上，所述的加速度计安装在天平套筒上，所述的加速度计与电压采集卡连接，所述电压采集卡与工控机连接。2.根据权利要求1所述的风洞天平弹性角修正系统，其特征在于：还包括用于固定加速度计的加速度计工装，该加速度计工装固定在天平套筒上。3.根据权利要求1所述的风洞天平弹性角修正系统，其特征在于：还包括用于悬挂标准质量砝码的砝码架。4.根据权利要求1所述的风洞天平弹性角修正系统，其特征在于：所述加速度计安装平面的法线为加速度计敏感轴方向，加速度计敏感轴方向与水平面成5°夹角指向上。5.根据权利要求4所述的风洞天平弹性角修正系统，其特征在于：加速度计敏感轴指向天平轴向或径向，用以测量天平轴向和径向变形。6.根据权利要求1所述的风洞天平弹性角修正系统，其特征在于：所述的电压采集卡带有为加速度计供电的电压输出通道。7.根据权利要求1所述的风洞天平弹性角修正系统，其特征在于：所述标准质量砝码用于提供标准载荷；所述加速度计用于测量弹性变形；所述电压采集卡用于采集加速度计输出信号；所述工控机用于信号软件滤波、弹性角计算和弹性角公式拟合。8.一种如权利要求1所述风洞天平弹性角修正系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：组装好天平弹性角修正系统之后，确定载荷序列mi，并测量空载状态下的天平弹性变形θ0；步骤2：分别按照步骤1所得的载荷序列mi，悬挂标准质量砝码，并基于加速度计测量每一个载荷下的天平弹性变形θi；步骤3：根据步骤1所得的所述空载状态下的天平弹性变形θ0和步骤2所得的所述每一个载荷下的天平弹性变形θi，计算每一载荷下的天平弹性角θi0，计算公式为θi0＝θi-θ0；步骤4：根据步骤1所得的载荷序列mi和步骤3所得的天平弹性角θi0，拟合获取载荷风洞天平弹性角函数关系式，从而完成风洞天平弹性角修正。9.根据权利要求8所述风洞天平弹性角修正系统的使用方法，其特征在于，步骤1和步骤2所述测量天平弹性变形过程包含以下步骤：a、确定电压采集卡采集频率fu，并利用电压采集卡采集加速度计输出电压序列U(i)；b、确定低通滤波截止频率fc，并设计切比雪夫II型滤波器对加速度计输出电压序列U(i)进行低通滤波，得到滤波后的加速度计输出电压序列Uf(i)；c、取连续n个Uf(i)并计算平均值，得到平均加速度计电压输出d、计算当前时刻加速度a(k)，2CN112362293A权利要求书2/2页式中，Umax为加速度计敏感轴指向地轴时的输出电压，即加速度计输出的最大电压；g为当地的重力加速度；e、计算当前载荷下的弹性变形θi，10.根据权利要求9所述风洞天平弹性角修正系统的使用方法，其特征在于，步骤1和步骤2所述测量天平弹性变形过程还包括在步骤e结束后回到步骤a，循环采集。3CN112362293A说明书1/6页一种风洞天平弹性角修正系统及其使用方法技术领域[0001]本发明涉及风洞试验技术领域，尤其是涉及一种风洞天平弹性角修正系统及其使用方法。背景技术[0002]风洞天平是风洞试验中测量模型受力的传感器，是风洞试验的核心传感器。风洞天平弹性角的含义是：风洞