一种双端校准装置制造方法
【专利摘要】本实用新型为一种双端校准装置及校准方法，属于航空航天测力试验气动力测量【技术领域】，用于针对风洞气动/运动耦合研究的测力试验时，校准一种中部固定、两端自由的双端测力装置；主要包括两套“L”形滑块和加载头，相互配合使用，其中前“L”形滑块一端与前加载头相连，另一端与双端测力装置前端相连，后“L”形滑块后一端与后加载头相连，另一端与双端测力装置后端相连；所述的加载头为四点式框架加载头，在空间上互不干涉，用于施加纵向载荷；所述的“L”形滑块为测力装置与加载头之间的连接件，在空间上互不干涉，并设置有一对纵向对称的阻力加载点，用于施加轴向载荷。本实用新型解决了特种试验中双端测力装置的校准问题，最多可校准六个分量，确实为一种简单可行的特种测力装置校准方案。
【专利说明】一种双端校准装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于风洞气动力测量装置【技术领域】，具体涉及一种双端校准装置及校 准方法。
【背景技术】
[0002] 目前，特种风洞测力试验中需要设计特殊的测力装置以测量模型所受气动载荷的 大小、方向和作用点。测力装置在试验前都需要通过校准装置施加载荷，并按照一定的步骤 方法校准，以获取输出信号与载荷的关系矩阵，即计算公式，并确定测力装置的综合误差。
[0003] 常用的校准装置有滑块式、套筒式两种，根据测力装置的结构特点和载荷不同，一 般大载荷杆式测力装置选用套筒式校准装置，小载荷测力装置选用滑块式校准装置。特种 测力装置一般要设计相应的加载装置并探索相应新的校准方法，以满足试验需要。用于特 种试验的双端测力装置无法用现有的校准装置和校准方法完成校准，主要原因是这种测力 装置是中部固定两端自由的特殊结构，通用校准装置和校准方法只能校准一端固定、另一 端自由的测力装置。 实用新型内容
[0004] 本实用新型为了解决双端测力装置的静态校准问题，提供一种双端校准装置及校 准方法。
[0005] 为实现上述目的采用如下技术方案：
[0006] 一种双端校准装置，包括两个对立设置的连接件，每个连接件的上端设置有用于 固定被测装置的连接孔，连接件上端设置有阻力加载点用于加载轴向载荷；每个连接件的 下端设置有加载头，两个连接件下端设置的加载头在空间上互不干涉。
[0007] 在上述技术方案中，所述两个连接件上的连接孔对称同轴设置。
[0008] 在上述技术方案中，所述两个连接孔上的阻力加载点纵向对称。
[0009] 在上述技术方案中，所述加载头为方形，加载头的四个角的每一个角上通过垂直 连接线连接一个加载盘。
[0010] 在上述技术方案中，所述两个连接件均为"L"形。
[0011] 本实用新型还提供一种双端测力装置的校准方法，该方法为：
[0012] 第一步，将被测的双端测力装置的调整水平并将固定端固定，分别安装两个"L"形 的连接件，使得被测的双端测力装置的两个连接端插入在连接件上的连接孔内；
[0013] 第二步，分别调整两个加载头的力矩加载中心，使其与双端测力装置的固定端两 边两个电气中心在水平面上的投影重合，连接所有加载盘；
[0014] 第三步，在其中一个连接件及加载头的各加载盘多次施加载荷，采集双端测力装 置的所有分量的电压输出值，计算主项系数和干扰项系数；
[0015] 第四步，在另一个连接件及加载头的各加载盘多次施加载荷，采集双端测力装置 的所有分量的电压输出值，计算主项系数和干扰项系数；
[0016] 第五步，分别绕轴向力方向旋转双端测力装置180度、90度、270度，重复第一步、 第三步、第四步，依次校准测力装置纵向和横向正、负方向，最终获得双端测力装置的电压 输出与载荷关系的计算矩阵；
[0017] 第六步，验证计算矩阵的综合误差，所有加载点在纵向和横向分别加载按大小随 机分布的检验载荷多次，计算误差指标，获得双端测力装置测量准度。
[0018] 在上述方法中，所述的第二步和第三步单独依次加载双端测力装置的两端，分别 求得双端测力装置两端相互干扰系数。
[0019] 在上述方法中，所述的第六步是同时加载双端测力装置前段和后段的各个方向， 以获得双端测力装置的综合误差。
[0020] 在上述方法中，所述的双端测力装置的校准方法采用地轴系校准方法。
[0021] 本实用新型具有以下特点：
[0022] 1、本实用新型的双端校准装置可实现中部固定两端自由的特种测力装置的模拟 加载，适用于弹类模型的气动/运动耦合测力特种试验前测力装置的地面静态校准。
[0023] 2、突破了传统校准装置只能校准一端为固定端、另一端为自由端的测力装置，采 用两套加载头配合使用，砝码加载时空间上不相互千涉。
[0024] 3、本实用新型的双端校准装置结构简单，利用框架结构优化减重，刚度大重量轻， 既易于加工和装配，又减小了加载头重量对校准结果的影响。
[0025] 4、本实用新型的双端测力装置的校准方法简单易行，采用单端校准和双端综合校 准的方式，有利用获得准确的校准计算公式。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0027] 图1是本实用新型的双端校准装置的主视图；
[0028]图2是本实用新型的双端校准装置的俯视图。
[0029] 图中是双端测力装置，11是前段电气中心，12是后段电气中心，13是固定端，21 是前"L"形滑块，22是前加载头， 31是后"L"形滑块，32是后加载头。
【具体实施方式】
[0030] 图1是本实用新型的双端校准装置的主视图，本实用新型所述的双端校准装置， 主要包括两套"L"形滑块和加载头，相互配合使用，其中前"L"形滑块一端与前加载头相 连，另一端与双端测力装置前端相连；后"L"形滑块一端与后加载头相连，另一端与双端测 力装置后端相连；所述的"L"形滑块为测力装置与加载头之间的连接件，并设置有一对纵 向对称的阻力加载点，该阻力加载点在测力装置轴向力方向所在的水平面内，通过与该水 平面相切的多组滑轮施加轴向载荷。
[0031]图2是本实用新型的双端校准装置的俯视图，结合图1，本实用新型所述的加载 头为四点式框架加载头，采用一前一后、一上一下的布局方式，使加载码盘在空间上互不干 涉，便于利用标准砝码施加载荷；所述的双端校准装置纵向对称，以降低非对称结构引入的 干扰误差。
[0032]本实例以四分量（升力、俯仰力矩、侧向力和偏航力矩，共8组差分电压输出信号） 的双端测力装置校准为例，说明具体实施步骤：
[0033] (1)将双端测力装置的固定端固定在校准架上，法向力正方向向上，必要时需要通 过合适的接头连接，保证连接可靠，通过水准仪、倾斜仪等光学仪器使得双端测力装置的轴 线在水平面内，将双端测力装置的8组差分电压输出信号与采集系统连接，保证信号方向 与规定的坐标系方向一致，初读数稳定；
[0034] ⑵安装前"L"形滑块和前加载头到双端测力装置前端，安装后"L"形滑块和后加 载头到双端测力装置后端，通过水准仪、倾斜伩等光学仪器使得纵向对称的加载点处于同 一水平面内，即不存在滚转角，法兰连接、螺钉拉紧；
[0035] (3)通过加载升力和俯仰力矩的方法确定加载头力矩中心偏移电气中心的距离， 并据此分别调整前、后加载头力矩加载中心，使其与双端测力装置的前段电气中心和后段 电气中心在水平面上的投影重合，误差不超过0· 2mm，并分别测量前、后加载头力矩中心距 尚双纟而测力装置1纟而面的距尚，作为校准中心力矩参考长度；
[0036] (4)在前加载头的四个加载盘上多次施加阶梯载荷，采集双端测力装置的所有分 量的电压输出值，计算出双端测力装置的前段主项系数和对后段的一次千扰项系数；
[0037] (5)在后加载头的四个加载盘上多次施加阶梯载荷，采集双端测力装置的所有分 量的电压输出值，计算出双端测力装置的后段主项系数和对前段的一次千扰项系数；
[0038] 对于四分量测力装置，每进行一个分量的单元校准，利用最小二乘法拟合计算后， 会得到当前校准分量的主项系数以及校准分量对其它七组电压信号的一次干扰系数。
[0039] (6)分别绕轴向力方向旋转双端测力装置180度、90度、270度，重复第（1)、（2)、 (4)、（5)步，依次校准测力装置纵向正方向和横向正、负方向，对于正负方向的各系数采用 平均法得到最终系数。
[0040] 最终获得双端测力装置的电压输出与载荷关系的计算矩阵，如表1所示；
[0041] 表1某四分量双端测力装置静校公式
[0042]
【权利要求】
1. 一种双端校准装置，其特征在于包括两个对立设置的连接件，每个连接件的上端设 置有用于固定被测装置的连接孔，连接件上端设置有阻力加载点用于加载轴向载荷；每个 连接件的下端设置有加载头，两个连接件下端设置的加载头在空间上互不干涉。
2. 根据权利要求1所述的一种双端校准装置，其特征在于所述两个连接件上的连接孔 对称同轴设置。
3. 根据权利要求1所述的一种双端校准装置，其特征在于所述两个连接件上端的阻力 加载点纵向对称。
4. 根据权利要求1所述的一种双端校准装置，其特征在于所述加载头为方形，加载头 的四个角的每一个角上通过垂直连接线连接一个加载盘。
5. 根据权利要求1所述的一种双端校准装置，其特征在于所述两个连接件均为"L"形。
【文档编号】G01L25/00GK204085784SQ201420536746
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】谢斌, 向光伟, 赵忠良, 吴军强, 王超, 李 浩, 陶洋, 杨海泳 申请人:中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所