专利名称：一种大范围测量物体受力振动数据的修正方法
技术领域：
本发明涉及测量技术领域，尤其是一种物体受力振动数据的修正方法。
背景技术：
为了完整反应物体受力情况，许多工程应用和科学研究工作中需要对物体进行受
力动态应变测量。《科技应用》2008年第37巻第1期"应变式称重传感器的动态特性" 一文介绍了应变式称重传感器动态特性的测量方法，专利号为200410073120.0的中国 专利公开了一种平面应变测量传感器，上述技术方案都是用金属电阻应变片或半导体—— 应变传感器进行动态测量，存在以下问题传感器动态测量频响范围小，在中高频动 态特性有损失，测量结果不能完全反映物体受力时中高频的动态特性。但是，物体受 力发生突变主要集中在中高频范围，这样，普通测力方法无法测量受力发生的突变从 而难以大范围埔捉测量的全部动态特性，而突变动态特性又是工程应用和科学重点研 究的对象。动态应变传感器一般都是在平稳情况下测量的，而物体受力状态的突变动 态特性往往有振动出现。例如，在汽轮发电机中，突变现象均会伴随着出现异常振动， 这往往是机组发生故障的前兆；在空气动力学中，在失速状态下的飞机通常会产生剧 烈抖动；在故障诊断中，常常通过突变和振动来发现故障的位置。由于物体的突变伴 有振动发生，现有技术无法准确测量或造成测量误差。
发明内容
为了克服现有技术测量频响范围小和无法准确测量物体受力的不足，本发明提供 了一种大范围测量物体受力振动数据修正方法，采用聚偏氟乙烯材料制作的高灵敏度 动态应变传感器，可以大范围捕捉测量的全部动态特性，并针对因振动而产生应变数 据的测量误差对数据进行修正，达到准确测量的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括下述步骤
步骤一用聚偏氟乙烯材料制作长20mm 、宽20mm、厚200—280pm的动态应变 传感器，用聚偏氟乙烯材料制作厚100—32(^m、直径20mm的振动传感器。
步骤二在物体需要测量的位置上安装动态应变传感器、振动传感器和应变片， 所述动态应变传感器、振动传感器和应变片一字排开，彼此间隔为l-2ram。动态应变传 感器、振动传感器、应变片均采用35mmX35mmX10mm的屏蔽盒屏蔽后连接大地。动态应变传感器测量动态应变，应变片测量直流应变，振动传感器测量振动频率。 步骤三在工作环境中测量物体受力出现振动的频率范围f冊一 f振高。 步骤四振动标定准备，把被测物体安装在标准振动台上，安装后保证动态应变
传感器、振动传感器、应变片的电压输出均为零。
步骤五振动标定步骤，扩大物体在工作环境中的振动频率范围至频率范围f振低
—f^的1.2倍。把这个范围工作划分为至少N个(N是任意自然数)振动频率点并控制标
准振动台工作。测量得到N个(N是任意自然数)振动频率fNjs、动态应变传感器电压
v ',細、应变片电压w应振并分别放大后进行存储。
步骤六测量过程，将物体放在工作环境中进行实时测量，分别测量振动传感器 输出频率fN振测、动态应变传感器电压VN动测、'应变片电压VM应测并分别放大后进行存储到 数据修正模块中。
步骤七数据修正，在某个频率下査询数据修正模块中振动标定与测量振动传感 器输出频率关系符合fN振z fN振测。计算动态应变传感器在该频率下的输出电压VN动输出
=VN动测一 Vn动振，应变片在该频率下的输出电压VN附俞出=Vn应'测一 Vn应振。重复本步骤 再计算出其它频率下的输出电压。
本发明的有益效果是针对现有技术动态测量频响范围小，不能完全反映突变动 态特性的不足，以及因为振动产生测量不准确的缺陷，本发明采用了大范围动态测量 和对应变测量误差进行数据修正的方法，取得了大范围动态测量，并获得准确的数据。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图1是本发明硬件方框原理图
附图2是本发明步骤流程图
具体实施例方式
本系统硬件如附图l所示，包括动态应变传感器、应变片、振动传感器、放大及AD 转换器l、放大及AD转换器2、放大及AD转换器3、单片计算机和数据修正模块。动态应 变传感器、应变片和振动传感器固定在被测物体上，并分别通过放大及AD转换器1、放 大及AD转换器2、放大及AD转换器3连接单片计算机，单片计算机连接数据修正模块， 并输出动态应变、振动信号和直流应变。方法实施例l:
如图2所示，本发明包括以下步骤
1、 用规格为长20ram、宽20mni、厚220um的聚偏氟乙烯材料制作动态应变传感器， 用规格厚135um、直径20 mm的聚偏氟乙烯材料制作振动传感器。
2、 在物体需要测量表面的几何中心面上安装动态应变传感器、振动传感器、应变 传感器一字排开彼此间隔为1-2mm。动态应变传感器、振动传感器、应变片均釆用35mm X35mmX10mm的屏蔽盒并连接大地。动态应变传感器测量动态应变，应变片测量直 流应变，振动传感器测量振动。
3、 在工作环境中测量物体状态受力出现振动的频率范围是O. 012HZ _25 HZ。
4、 振动标定准备把物体安装在型号是GD-16的标准振动台上，安装后保证动态 应变传感器的输出电压V。^振动传感器的输出电压V。^应变片的输出电压V。^均为 零。
5、 振动标定步骤振动标定的振动频率0.01HZ—30 HZ。在0.01HZ—30 HZ范围 内划分为1000个振动频率并控制标准振动台工作。测量得到1000个振动频率fN振、动 态应变传感器电压VN^振、应变片化应报并存入数据修正模块中。改变下一个振动频率， 重复本步骤得到1000个动态应变传感器VN动板电压值和应变片VN应《电压值。
6、 测量过程将物体放在工作环境进行实时测量，分别测量振动传感器输出频
率fN测振、动态应变传感器电压VN测动、应变片电压VM测应送入单片计算机。
7、 数据修正:在5 HZ频率下，查询数据修正模块中振动标定是5HZ的频率。计算 动态应变传感器在5HZ频率下电压是VN应输出=Vn应'《 — Vn应振，应变片在5HZ频率下电 压是VN应输出=Vn应测一Vn应振。重复第7步骤再计算出其它频率下输出电压。
方法实施例2 :
如图2所示，本发明包括以下步骤
1、 用规格为长20mm、宽20mm、厚230pm的聚偏氟乙烯材料制作动态应变传感 器，用规格厚140pm、直径20mm的聚偏氟乙烯材料制作振动传感器。
2、 在物体需要测量表面的几何中心面上安装动态应变传感器、振动传感器、应变 片一字排开彼此间隔为1-2mm。动态应变传感器、振动传感器、应变片均采用35mmX 35mmX10mm的屏蔽盒并连接大地。动态应变传感器测量动态应变，应变片测量直流应变，振动传感器测量振动。
3、 在工作环境中测量物体状态受力出现振动的频率范围是0.006HZ—20HZ。
4、 振动标定准备把物体安装在型号是GD-16的标准振动台上，安装后保证动态 应变传感器的输出电压V。 a、振动传感器的输出电压V。 ffi、应变片的输出电压V。 g均为零。
5、 振动标定步骤振动标定的振动频率0.005HZ一24HZ。在O. 005HZ 一24 HZ范 围内划分为800个振动频率并控制标准振动台工作。测量得到800个振动频率fN振、动
态应变传感器电压VN动振、应变片VN应振并存入数据修正模块中。改变下一个振动频率，
重复第5步骤得到800个动态应变传感器W动板电压值和应变片VN )别辰电压值。
6、 测量过程将物体放在工作环境进行实时测量，分别测量振动传感器输出频率
fN测板、动态应变传感器电压VN'测动、应变片电压VM测应送入单片计算机。
7、 数据修正在8 HZ频率下，查询数据修正模块中振动标定是8HZ的频率。计算 动态应变传感器在8HZ频率下电压输出公式Vn幼瑜出二VN动测一VN动振，应变片在8HZ频 率下电压输出公式VN应输出=Vn应测_ Vn应振。重复第7步骤再计算出其它频率下输出 电压。
权利要求
1、一种大范围测量物体受力振动数据的修正方法，其特征在于包括下述步骤步骤一、用聚偏氟乙烯材料制作长20mm、宽20mm、厚200—280μm的动态应变传感器，用聚偏氟乙烯材料制作厚100—320μm、直径20mm的振动传感器；步骤二、在物体需要测量的位置上安装动态应变传感器、振动传感器和应变片，所述动态应变传感器、振动传感器和应变片一字排开，彼此间隔为1-2mm，均采用35mm X 35mm X 10mm的屏蔽盒屏蔽后连接大地；动态应变传感器测量中高频应变，应变片测量直流应变，振动传感器测量振动频率；步骤三、在工作环境中测量物体受力出现振动的频率范围f振低—f振高；步骤四、把被测物体安装在标准振动台上，安装后保证动态应变传感器、振动传感器、应变片的电压输出均为零；步骤五、扩大物体在工作环境中的振动频率范围至频率范围f振低—f振高的1.2倍，把这个范围工作划分为任意自然数N个振动频率点并控制标准振动台工作，测量得到N个振动频率fN振、动态应变传感器电压VN动振、应变片电压VN应振并分别放大后进行存储；步骤六、将物体放在工作环境中进行实时测量，分别测量振动传感器输出频率fN振测、动态应变传感器电压VN动测、应变片电压VM应测并分别放大后进行存储到数据修正模块中；步骤七、在某个频率下查询数据修正模块中振动标定与测量振动传感器输出频率关系符合fN振＝fN振测，计算动态应变传感器在该频率下的输出电压VN动输出＝VN动测—VN动振，应变片在该频率下的输出电压VN应输出＝VN应测—VN应振；重复本步骤再计算出其它频率下的输出电压。
全文摘要
本发明公开了一种大范围测量物体受力振动数据的修正方法，在物体需要测量的位置上安装动态应变传感器、振动传感器和应变片，测量物体受力出现振动的频率范围f<sub>振低</sub>-f<sub>振高</sub>；把被测物体安装在标准振动台上，扩大物体的振动频率范围，测量得到N个振动频率f<sub>N振</sub>、动态应变传感器电压V<sub>N动振</sub>、应变片电压V<sub>N应振</sub>；将物体放在工作环境中分别测量振动传感器输出频率f<sub>N振测</sub>、动态应变传感器电压V<sub>N动测</sub>、应变片电压V<sub>M应测</sub>；在某频率下计算V<sub>N动输出</sub>＝V<sub>N动测</sub>-V<sub>N动振</sub>，V<sub>N应输出</sub>＝V<sub>N应测</sub>-V<sub>N应振</sub>；重复计算出其它频率下的输出电压。本发明取得了大范围动态测量，并获得准确的数据。
文档编号G01B7/16GK101545806SQ200910022360
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者宁荣昌, 金承信 申请人:西北工业大学