[发明专利]一种帆板铰链动态刚度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种帆板铰链动态刚度测量装置，其特征在于：包括激光测振头、激光测振仪、电阻应变仪、数据采集仪、计算机、力锤、应变片、帆板铰链、安装平台、支架、配重块、附加梁、激光测振反光贴片、激光测振头支架；

安装平台上有一支座，支座上开有两组水平通孔，用来与帆板铰链下端连接，帆板铰链上端与附加梁连接；

附加梁顶部两侧对称安装配重块，帆板铰链竖直中心线上延长线上，距帆板铰链上端2～3厘米处的附加梁上粘贴四个应变片，应变片通过数据线与电阻应变仪连接；

在所述支座上的两组通孔水平连接线的中心贴有一个激光测振反光贴片；帆板铰链上端的外壁中心处贴有两个激光测振反光贴片，且每个激光测振反光贴片中心与帆板铰链上端螺栓孔中心处于同一水平线上；

支架上安装有激光测振头支架、激光测振仪、电阻应变仪、数据采集仪、计算机；

激光测振仪、电阻应变仪、力锤、计算机与数据采集仪、以及激光测振头与激光测振仪间均由数据线连接；

所述激光测振头支架用来支撑和调节激光测振头空间位置；

所述激光测振头通过分光镜产生两束等强的激光束，一束为信号光束，另一束为参考光束；所述的信号光束通过透镜聚焦入射到被测物体帆板铰链表面的激光测振反光贴片，激光测振反光贴片反射或散射回来的信号光束和参考光束在激光测振头内的光敏元件上产生干涉现象，同时光敏元件上由干涉现象得到的电信号被传送到激光测振仪；

所述激光测振仪对激光测振头内的光敏元件得到的电信号解码处理，得到帆板铰链上端和下端的动态位移值，最后将动态位移值通过数据线传送到数据采集仪；

所述电阻应变仪与应变片和数据采集仪相连，当附加梁下端的应变片产生由应变引起电阻变化时，电阻变化以电信号的形式通过数据线传输到电阻应变仪，电阻应变仪将电信号转换成模拟电信号通过数据线发送给数据采集仪；所述力锤用来敲击附加梁上端的配重块，使附加梁产生振动，同时力锤上的力传感器测量激力，并将由力传感器测量得到的激力电信号通过数据线传送到数据采集仪；

所述数据采集仪通过数据线将采集到的激力电信号、应变的电信号以及动态位移值的模拟信号进行处理，将模拟电信号转化成数字电信号输出，传入计算机；

所述计算机对数字电信号的应变、以及应变与力矩的关系进行处理，得到帆板铰链上的动态力矩的大小，通过此动态力矩的大小与由激光测振仪测得的动态位移值直接得出帆板铰链的动态变形角度，从而得到帆板铰链在该动态力矩作用下而产生动态变形对应的动态弯曲角；根据动态力矩、动态弯曲角和动态刚度的关系f＝kx，f为动态力矩，k为动态刚度，x为动态弯曲角，得到帆板铰链的动态刚度曲线。

2.如权利要求1所述一种帆板铰链动态刚度测量系统，其特征在于：所述附加梁与安装平台的安装平面垂直。

3.一种基于权利要求1所述的帆板铰链动态刚度测量装置的测量方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：力锤敲击附加梁上端的配重块，使附加梁产生振动；

力锤上的力传感器将测量得到的激力电信号通过数据线传送到数据采集仪；

步骤2：附加梁上的应变片将附加梁的动态应变的大小，以应变的电信号的形式通过数据线传送电阻应变仪；电阻应变仪将电信号转换成模拟电信号，并将该模拟信号传输给数据采集仪；

步骤3：激光测振头将激光测振反光贴片反射或散射回来的信号光束和参考光束在激光测振头内的光敏元件上产生干涉现象，同时光敏元件产生电信号，并将该电信号传送到激光测振仪；

激光测振仪对接收到的电信号进行解码处理，得到帆板铰链上端和下端的动态位移值，最后将动态位移值通过数据线传送到数据采集仪；

步骤4：数据采集仪通过数据线将采集到的激力电信号、应变的电信号以及动态位移值的模拟信号进行处理，将输入的模拟电信号转化成数字电信号输出，传入计算机；

步骤5：计算机对数字电信号的应变、以及应变与力矩的关系进行处理，得到帆板铰链上的动态力矩的大小，通过此动态力矩的大小与由激光测振仪测得的动态位移值直接得出帆板铰链的动态变形角度，从而得到帆板铰链在该动态力矩作用下而产生动态变形对应的动态弯曲角；根据动态力矩、动态弯曲角和动态刚度的关系f＝kx，f为动态力矩，k为动态刚度，x为动态弯曲角，通过计算机处理得到帆板铰链的动态刚度曲线，实现对动态刚度的测量。