[发明专利]一种基于小波重构的天平动态特性补偿方法及装置

权利要求书

1.一种基于小波重构的天平动态特性补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、安装模型、天平和支杆，获取所述模型、天平和支杆整体的固有频率；

S2、在所述模型的轴向、法向和侧向三个方向分别安装单向加速度计，所述单向加速度计的频响大于固有频率；

S3、在无风条件下，模拟风洞测力试验中所述模型受到的冲击过程，获取所述天平和各所述单向加速度计输出的测力信号，分别计算三个方向上的动态特性补偿系数；

S4、进行风洞测力试验，冲击所述模型，并获取所述天平和各所述单向加速度计输出的测力数据；

S5、在三个方向上分别对所述天平和所述单向加速度计输出的测力数据进行小波分解，以固有频率为滤波截止频率进行高频滤波，并根据对应的动态特性补偿系数对所述天平输出的测力数据进行动态特性补偿，得到补偿后的天平信号；

S6、根据补偿后的天平信号及气动力公式，计算风洞测力试验的气动力；

其中，所述步骤S3中，分别计算三个方向上的动态特性补偿系数时，对每一个方向，采用如下公式进行计算：

其中，δ_ty表示天平的动态特性补偿系数，N表示参与计算的测力信号总点数，i∈[1,N]，D_i表示天平输出的测力信号第i点电压值，Y_i表示单向加速度计输出的测力信号第i点电压值；

所述步骤S5中，在三个方向上分别对所述天平和所述单向加速度计输出的测力数据进行小波分解时，均采用db10小波基进行分解；根据对应的动态特性补偿系数对所述天平输出的测力数据进行动态特性补偿时，对任一方向，补偿后的天平信号s_end＝s_WT-δ_ty×s_WT-JSD，其中，s_WT表示进行高频滤波后得到的天平的重构信号，s_WT-JSD表示进行高频滤波后得到的单向加速度计的重构信号。

2.根据权利要求1所述的基于小波重构的天平动态特性补偿方法，其特征在于：所述步骤S4中，获取所述天平和各所述单向加速度计输出的测力数据时，分别记录三个方向上所述天平和所述单向加速度计输出的原始数据，并确定原始数据中的有效数据段和零点数据，对有效数据段扣除零点数据，其中零点数据取自所述模型受到冲击后稳定衰减振荡的零点状态。

3.根据权利要求1所述的基于小波重构的天平动态特性补偿方法，其特征在于：所述步骤S5中，采用db10小波基进行分解时，分解5～10次。

4.根据权利要求1所述的基于小波重构的天平动态特性补偿方法，其特征在于：所述步骤S1中，获取所述模型、天平和支杆整体的固有频率时，采用人工敲击的方式，包括如下步骤：

以力锤敲击所述模型、天平和支杆整体的质心，记录所述天平输出的测力数据；通过对天平输出的测力数据进行频谱分析，确定模型、天平和支杆整体的固有频率。

5.根据权利要求1所述的基于小波重构的天平动态特性补偿方法，其特征在于：所述步骤S3中，模拟风洞测力试验中所述模型受到的冲击过程时，以力锤敲击所述模型、天平和支杆整体的质心，且力锤敲击所述模型的方向与所述步骤S4中进行风洞测力试验时冲击所述模型的方向一致。

6.一种基于小波重构的天平动态特性补偿装置，其特征在于，包括：三个单向加速度计、系数单元、信号单元和计算单元；其中，

所述单向加速度计分别安装于模型的的轴向、法向和侧向三个方向，且所述单向加速度计的频响大于模型、天平和支杆整体的固有频率；

所述系数单元与天平、各所述单向加速度计均连接，用于在无风条件下模拟风洞测力试验中所述模型受到的冲击过程中，获取所述天平和各所述单向加速度计输出的测力信号，并分别计算三个方向上的动态特性补偿系数；

所述信号单元与所述系数单元、天平、各所述单向加速度计均连接，用于在进行风洞测力试验时，获取所述天平和各所述单向加速度计输出的测力数据，并在三个方向上分别对所述天平和所述单向加速度计输出的测力数据进行小波分解，以固有频率为滤波截止频率进行高频滤波，并根据对应的动态特性补偿系数对所述天平输出的测力数据进行动态特性补偿，得到补偿后的天平信号；

所述计算单元与所述信号单元连接，用于根据补偿后的天平信号及气动力公式，计算风洞测力试验的气动力；

其中，所述系数单元计算三个方向上的动态特性补偿系数时，对每一个方向，采用如下公式进行计算：

其中，δ_ty表示天平的动态特性补偿系数，N表示参与计算的测力信号总点数，i∈[1,N]，D_i表示天平输出的测力信号第i点电压值，Y_i表示单向加速度计输出的测力信号第i点电压值；

所述信号单元在三个方向上分别对所述天平和所述单向加速度计输出的测力数据进行小波分解时，均采用db10小波基进行分解；根据对应的动态特性补偿系数对所述天平输出的测力数据进行动态特性补偿时，对任一方向，补偿后的天平信号s_end＝s_WT-δ_ty×s_WT-JSD，其中，s_WT表示进行高频滤波后得到的天平的重构信号，s_WT-JSD表示进行高频滤波后得到的单向加速度计的重构信号。