[发明专利]一种三分量光纤天平校准数据处理方法

说明书

本发明涉及一种三分量光纤天平校准数据处理方法，包括：在三分量光纤天平上安装八支光纤应变计；按照单元校准方法，加载并记录所得输出数据；针对光纤天平的三个分量，组成三支光纤应变计的组合；确定该组组合的载荷与输出对应关系及各分量的校准准度，进而计算出该组组合对应的静态准度；完成所有符合条件的三支光纤应变计组合所对应的静态准度计算；对所有组合对应的静态准度进行排序，选出静态准度最优的组合；在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计，计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较；确定最终光纤天平测量组合。本发明可筛选出性能优异的光纤应变计组合，使得三分量光纤天平校准准度最优。

技术领域

本发明涉及航空航天测力试验技术领域，尤其涉及一种三分量光纤天平校准数据处理方法。

背景技术

光纤应变计具有灵敏度高、尺寸小、温度不敏感等优点，采用光纤应变计的光纤天平，为风洞气动力测量提供了一种可行途径。越来越多的风洞研究机构开展了基于光纤应变计的光纤天平研究工作。

传统电阻天平需要在应变天平不同位置贴片，四个电阻片组成惠斯通电桥，建立电桥输出与应变天平变形的关系，从而实现载荷测量。而光纤应变计可直接感受应变天平的变形，因此，单支光纤应变计就可建立输出波长、相位等信息与应变天平变形的对应关系。光纤天平使用应变计的数量可明显少于电阻天平。

一般而言，光纤天平安装光纤应变计的数量会超过天平所测分量数，例如三分量光纤天平通常会安装八支光纤应变计，而光纤天平上各个光纤应变计的实际测量性能存在一定差异，或可能出现个别光纤应变计发生损坏，若采用了性能不佳的应变计计算测量结果，则会导致光纤天平整体性能下降，难以获得最优的风洞测力结果。

因此，需要一种方法来确定如何选择合适的光纤应变计组合，以实现光纤天平校准结果最优。

发明内容

本发明的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种处理方法，通过数据组合校准验算，得到不同光纤应变计组合与天平校准结果的对应关系，从而筛选出最优的光纤应变计组合，实现光纤天平校准结果最优，提高光纤天平测量精度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三分量光纤天平校准数据处理方法，所述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；

该方法包括如下步骤：

S1、在所述三分量光纤天平上安装八支光纤应变计；其中，四支光纤应变计用于测量轴向力分量，对称设置在所述轴向力元件的测量梁端面，四支光纤应变计用于测量法向力/俯仰力矩分量，其中两支对称设置在所述第一单柱梁侧面，两支对称设置在所述第二单柱梁侧面；

S2、按照单元校准方法，依次完成所述三分量光纤天平三个分量的单分量加载和综合加载，并记录所得输出数据；

S3、针对光纤天平的三个分量，在用于测量轴向力分量的四支光纤应变计中选择一支，在用于测量法向力/俯仰力矩分量的四支光纤应变计中选择两支，且不同时选择设置在所述第一单柱梁侧面或所述第二单柱梁侧面的两支光纤应变计，组成一组三支光纤应变计的组合；

S4、根据步骤S3中选出的三支光纤应变计组合所对应的输出数据，通过隐式天平公式及准度计算公式，确定该组组合的载荷与输出对应关系及各分量的校准准度，进而计算出该组组合对应的静态准度；

S5、重复上述步骤S3和步骤S4，直至完成所有符合条件的三支光纤应变计组合所对应的静态准度计算；

S6、对所有三支光纤应变计组合对应的静态准度进行排序，选出静态准度最优的组合；

S7、在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计，计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较；