摘要：针对飞行器液压导管应变测量环境复杂,传统有线测量设备传感器布置困难、引线多等问题,提出了一种新型液压导管应变测量方法。该方法基于频响函数法建立测量装置与导管的动力学模型,研究了两者之间的应变映射关系,设计了可拆卸式测量装置,实现传感器非接触测量导管应变;结合理论计算和有限元仿真,研究了测量装置对导管模态及应变的影响,优化了装置设计及相关尺寸参数;通过试验验证有限元仿真结果,检验了装置非接触测量液压导管应变方法的有效性。结果表明,测量装置对导管应变影响微弱,300 Hz以下应变重构相对平均偏差为6.2%,证明测量装置能够有效测得导管应变,该方法和装置有望解决复杂测量环境下飞行器液压导管应变的快速准确测量问题。

摘要：液压导管应变检测是保证液压系统安全可靠运行和判断系统结构健康状况的关键,针对有线应变测试设备存在的问题,设计了一套基于蓝牙无线传输技术的应变测量系统。系统设计遵循体积小、低功耗的原则,基于蓝牙低功耗、高信号质量的无线传输技术,根据一主多从模式架构设计了主从机电路,设计完成液压导管应变采集和无线通信等功能需求,另外设计配套数据传输与处理软件,在交互界面实现数据实时显示与分析。通过有线采集设备与无线测量系统的应变测量对比实验,证明本文设计的基于蓝牙无线传输技术的应变测量系统能够准确有效测得液压导管应变。

摘要：针对现有无源无线传感器存在稳定性差,抗干扰能力不强,传输距离过短的问题,提出一种新型无源无线应变传感器。该传感器由两个线圈和一个体声波传感器组成,体声波传感器包括传力结构和石英晶片,其可将被测表面的应变转化为可检测的石英谐振频率偏移。首先,建立了半椭圆接触模型,研究接触力、激励电压、接触元件形状对石英的影响,以提高传感器性能;其次,设计了石英加载装置,实现石英表面微力加载研究;最后,搭建了无源无线应变传感系统,传输距离可达5 cm,分辨率约为4.2 Hz/με,应变测量范围为600με,重复性实验显示RSD为5.47%。实验结果表明,该传感系统具有良好性能,在未来将与无人机结合为大型结构应变测量提供有效的解决方案。

摘要：在线、实时、准确监测舰船螺旋桨推力对船-机-桨匹配设计、舰船快速性预报及推进轴系健康管理等具有重要意义。然而,受轴系振动及环境干扰等测量噪声影响,螺旋桨推力产生的微弱应变信号易被测量噪声淹没,导致难以准确测量推力。当前,一些常用的信号降噪方法,比如傅里叶变换、小波分析等均是基于纯数据降噪,未考虑测量数据中潜藏的力学机制。不同于这类降噪方法,Kalman滤波可同时考虑测量数据噪声及数据中的力学机制,对目标实现最小方差无偏估计,因而有更高的估计精度。因此,本文利用Kalman滤波结合应变测量信号提出一种螺旋桨推力高精度、在线辨识方法。以恒定转速、变转速及低频波动转速3种工况为例,研究了不同信噪比下本文方法的推力辨识精度与鲁棒性。研究表明,在信噪比仅为20 d B时,推力辨识最大相对误差仅为4.85%,因此本文方法在低信噪比下仍有很高的辨识精度与鲁棒性。同时,本文提出方法属于时域辨识方法,在转速突变、螺旋桨缠绕渔网等突发工况时亦能实时跟踪推力变化,因此可用于螺旋桨推力及轴系状态的在线、实时监测。

摘要：为进一步探究大尺寸碳纤维C型梁结构抗弯剪屈曲的承载性能,提出了一种可同时施加弯曲和剪切载荷并任意调节弯剪比的试验装置。通过设计3种不同弯剪耦合条件进行试验载荷的加载,使用应变片监测大尺寸碳纤维C型梁结构在屈曲以及后屈曲阶段应变分布状况。通过有限元模型对基于不同损伤准则的后屈曲行为进行预测。研究结果表明:大尺寸碳纤维C型梁在抗弯和抗弯剪耦合的载荷条件下,都具有优良的后屈曲承载能力;在2种弯剪耦合条件下,试验件分别在3.28倍和2.3倍设计载荷时发生梁腹板失稳现象,试验件进入后屈曲状态,继续进行弯剪耦合载荷的加载,达到4.6倍设计载荷后,样品出现局部损伤;采用Hashin和LaRC05准则对试验件损伤情况进行预测,破坏损伤形式分别为沿45°方向开始向外扩展和上部翼缘扭曲破坏。

摘要：针对当前微带天线传感器应变测量灵敏度较低的问题,对基质结构进行研究,设计了一种带空气层的复合基质天线传感器。结合遗传算法应用HFSS软件对传感器结构参数进行优化设计,仿真研究最优解下的复合基质天线传感器“谐振频率-应变”关系。对所设计的复合基质天线传感器进行拉伸对比试验,其应变测量灵敏度是传统微带贴片天线传感器的3.19倍。仿真和试验结果均表明,带空气层的复合基质天线传感器,能够带来应变测量灵敏度的提高。

摘要：为精确获取卫星发射主动段星箭界面的加速度与界面力,设计了卫星主动段力学环境监测系统。系统由振动监测单元、振动传感器及应变片组成,其中,振动监测单元设计有3种工作模式——主动段测量模式、在轨振动数据分析模式及振动数据传输模式,采用基于应变的星箭界面动态载荷识别技术,具备6路振动力学传感器数据采集和24路应变数据采集能力。地面试验验证表明,该系统的振动测量精度达到10%,应变测量与LMS(LabVIEW Measurement Studio)系统应变采集数据之间的误差最大不超过4%。实际搭载中获得的星上主动段力学环境测量结果可为优化卫星分析模型和完善卫星地面力学环境模拟试验条件提供参考依据,并为卫星的后续研发与应用提供重要的技术支持。

摘要：提出了一种新颖的基于双恒流源法六端比例测量原理的应变测量技术,介绍了其测量原理及误差分析和校准技术,实现了高精度应变测量。给出了利用该测量原理设计的多通道应变仪测试结果。实验室测试及在某大型离心载荷试验中运行表明,该应变仪具有较高的测量精度、稳定性、抗干扰性和可靠性,其设计原理和方法对于工程设计与应用具有一定的参考价值。

摘要：为了实现应变测量系统的智能化、低成本、非接触实时检测,针对橡胶材料大应变测量的特点,研制了基于改进自动网格法的嵌入式非接触应变测量设备。以高性能达芬奇DSP芯片TMS320DM6437和CMOS图像传感器为核心构建了一套集图像采集和图像处理于一体的处理模块,并使用控制芯片S3C2440实现整体控制功能。针对传统自动网格法在嵌入式应用中的缺点进行改进,在其基础上设计了适用于嵌入式系统的新的算法,并针对DSP硬件结构特点进行了优化设计。在完整系统上对橡胶材料进行了非接触纵向拉伸试验,实验结果表明本系统能够实时准确地计算出应变结果,验证了技术方案及算法的可靠性,图像处理速度达到20帧/秒,应变的测量范围超过了100%。

摘要：针对工程结构应变测量需求,设计了基于Wi-Fi无线传感网的应变测量系统。在明确系统架构的基础上,应用ADR431BRZ芯片、AD823I仪表放大器、ADSI274芯片设计了传感器节点的传感单元,应用STM32芯片设计处理单元,应用USR-C322Wi-Fi模块设计通信单元,应用SPX3819M5芯片、OPA2227高精度低噪音运放设计电源单元。同时,对传感器系统无线组网方式进行设计分析,并从信号采集流程设计、上位机软件设计两方面,对系统软件进行设计。测试结果表明,该系统的误差小,运行稳定,能够满足工程结构应变测量需求。