[发明专利]平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置及使用方法

权利要求书

1.平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置，其特征在于：包括辅助定位装置、全方位测量装置、自动调整悬挂装置、可移动声波激励装置和辅助工具装置，所述辅助工具装置包括底部平台、支撑柱、顶部平台、消声室、左右侧拉门、操作面板、飞机壁板和工业高速照相机，工业高速照相机安装在后侧支撑柱上；

所述辅助工具装置支撑所述辅助定位装置、全方位测量装置、自动调整悬挂装置和可移动声波激励装置，并提供实验装备的辅助功能，所述自动调整悬挂装置在振动试验开始之前悬挂飞机壁板并调整飞机壁板高度，所述可移动声波激励装置由移动升降台、声波发生器、声波放大器和高音号角组成，是振动实验装备的振动源，所述全方位测量装置由四自由度机械臂和声振一体化传感器组成，测量收集飞机壁板振动时的数据，所述辅助定位装置保证每次振动过程后飞机壁板回到测量原点，所述辅助定位装置由六自由度机械臂构成；所述自动调整悬挂装置包括双轴电机和单轴电机、三组齿轮、四个线轮、一个自动调整悬挂装置工作台、一个滚珠丝杠、四个绳索卡扣和绳索、十二个滑轮，其中十二个滑轮由四个定滑轮和八个动滑轮组成；所述自动调整悬挂装置安装在顶部平台之上，在顶部平台上有四个滑轮轨道，供动滑轮在上面运动，定滑轮用机械手段固定在滑轮轨道上；所述双轴电机和单轴电机分别位于飞机壁板的长度方向和飞机壁板的宽度方向，当双轴电机启动时，一方面会在右侧轴端有一组齿轮啮合，带动相邻轴转动，实现长度方向的绳索控制；绳索先被绕在线轮上，然后通过定滑轮，再绕过动滑轮，经过绳索卡扣，最后连接到飞机壁板上；当双轴电机正转时绳索被向上提，实现收线的功能，当双轴电机反转时，绳索放线，依靠绳索扣的重量，绳索被下拉，即实现了长度方向的调节功能；所述双轴电机左侧轴端会有一组锥齿轮啮合实现方向的转换，在宽度方向上有两根带有两个齿轮的轴，并且一根轴上有两个线轮，在双轴电机带动宽度方向的轴启动时，同样实现宽度方向的调节。

2.根据权利要求1所述的平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置，其特征在于：所述支撑柱立于底部平台上，所述消声室立于底部平台之上，并且将振动实验装备的全部装置笼罩在内；所述顶部平台由支撑柱支撑，所述操作面板安装在拉门上；左右侧拉门安装在底部平台上，位于底部平台前端，所述左右侧拉门拉开和关紧；所述飞机壁板由绳索悬挂于振动实验装备中，在振动试验中为自由态。

3.根据权利要求1所述的平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置，其特征在于：所述辅助定位装置底座上有螺纹孔，用螺栓固定在左侧支撑柱上；所述六自由度机械臂的底部转动机构由电机一带动皮带轮来实现；六自由度机械臂摆动机构由电机带动行星轮转动来实现，六自由度机械臂x方向进给机构由电机带动滚珠丝杠模组来实现，其中滚珠丝杠模组安装在横梁上，x方向是飞机壁板的长度方向；手部摆动机构由电机带动两个齿轮啮合来实现；机械手的y方向进给机构由电机带动宽度方向滚珠丝杠来实现，y方向是飞机壁板的宽度方向，机械手z方向进给机构由电机带动高度方向滚珠丝杠来实现，z方向是飞机壁板的厚度方向。

4.根据权利要求1所述的平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置，其特征在于：声振一体化传感器是将激光位移传感器探头和声压传感器探头合为一体；四自由度机械臂在传感器、控制器、行程开关元件的辅助下帮助声振一体化传感器到达距离飞机壁板的任意位置。

5.根据权利要求1所述的平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置，其特征在于：所述声波发生器、声波放大器和高音号角均放在移动升降台的上平面；当进行试验时，先打开声波发生器，然后经由声波放大器放大，最后由高音号角传出给飞机壁板提供激励。

6.根据权利要求3所述的平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置，其特征在于：所述行星轮是只自转不公转。

7.根据权利要求5所述的平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置，其特征在于：所述声波发生器的周期为20s。

8.利用权利要求3所述的平面声波激励的自由边界下飞机壁板振动装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在振动试验开始之前，对振动实验装备进行调试，固定工业高速照相机于预定位置，然后将可移动声波激励装置推入到底部平台上，放在预定位置，调整高度，操作者操作操作面板将飞机壁板悬挂起来，放在指定位置，关上左右侧拉门准备进行实验；

步骤2：关上门后，全方位测量装置会根据设定好的程序起动四自由度机械臂将声振一体化传感器送入到飞机壁板选定的测点处进行测量，然后遥控打开声波发生器、放大器和高音号角，进行飞机壁板的振动实验；

步骤3：当飞机壁板进行振动实验以后，实验数据会收集到电脑端的相关软件中，全方位测量装置会回到初始状态，然后辅助定位装置开始工作，利用预先设定好的程序，飞机壁板会被提前标记若干点，辅助定位装置会对这些点进行识别，然后启动各关节的运动，用机械手拿住飞机壁板使其稳定，其中手部有数据记录装置，因此不会对飞机壁板进行禁锢，然后根据设定好的程序，飞机壁板会被送回到测量原点位置，准备下次试验，辅助定位装置回到原状态；

步骤4：全方位测量装置按照设定程序继续工作，测量未测标记点，重复以上步骤，直到所有被测点数据收集结束，一次振动实验结束；

步骤5：根据实验要求，改变飞机壁板受冲击的状态，既直接改变移动升降台的高度又调节绳索悬挂飞机壁板的高度，然后重新标记点位，改变声振一体化传感器距离飞机壁板的位置，进行下一次测量；

步骤6：所有试验结束后，操作者操作操作面板卸下飞机壁板，然后，将可移动声波激励装置推出来，关上拉门。