[发明专利]一种三分量光纤天平的输出信号组合方法

说明书

本发明公开了一种三分量光纤天平的输出信号组合方法，三分量光纤天平包括：依次设置的模型连接端、第一单柱梁、轴向力元件、第二单柱梁、支杆和支架连接端，轴向力元件的测量梁、第一单柱梁、第二单柱梁上均设置有一个光纤应变计；第一单柱梁和第二单柱梁共同组成法向力/俯仰力矩组合元件；其中，三分量光纤天平法向力分量的信号输出值为：第一单柱梁上的光纤应变计的输出值与第二单柱梁上的光纤应变计的输出值之和；三分量光纤天平俯仰力矩分量的信号输出值为：第一单柱梁上的光纤应变计的输出值与第二单柱梁上的光纤应变计的输出值之和；三分量光纤天平轴向力分量的信号输出值为：轴向力元件上的光纤应变计的输出值。

技术领域

本发明属于航空航天测力试验技术领域，具体涉及一种三分量光纤天平的输出信号组合方法。

背景技术

光纤应变计具有抗电磁干扰、耐腐蚀、测量灵敏度高、实时性好、稳定可靠、结构简单等诸多优点，为风洞应变天平研制提供了一种新的技术途径。现阶段，光纤天平的研究仍处于风洞试验应用的可行性验证阶段，主要开展了光纤应变计选型，天平结构优化设计等方面的工作，而光纤天平的信号处理方法研究偏少。目前，对光纤天平信号的处理方法仍采用类似于电阻天平的惠斯通电桥法，即在对称位置安装光纤应变计后，对各光纤应变计的输出信号进行组合计算。这种惠斯通电桥的组合方式需要较多光纤应变计，如三分量天平至少需要8支光纤应变计，6分量天平至少需要16支光纤应变计，传统的三分量光纤天平需安装8支光纤应变计，光纤应变计的安装位置见图3。法向力/俯仰力矩组合元件上安装4支应变计，应变计21、应变计22、应变计23和应变计24分别对称安装在单柱梁2和单柱梁4两侧；轴向力元件上安装4支应变计，应变计25、应变计26、应变计27和应变计28分别安装在测量梁对称位置；在法向力、俯仰力矩和轴向力载荷作用下，天平测量元件发生形变，不同光纤应变计安装位置的应变结果见表1。

表1：各分量载荷作用下光纤应变计安装位置的应变

天平分量	21	22	23	24	25	26	27	28
法向力Fy(+)	Fy]]>	Fy]]>	Fy]]>	Fy]]>
俯仰力矩Mz(+)	Mz]]>	Mz]]>	Mz]]>	Mz]]>
轴向力Fx(+)					Fx]]>	Fx]]>	Fx]]>	Fx]]>