[发明专利]一种结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统

说明书

本发明涉及一种结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统，属于计量测试技术领域。本发明公开的基于机电等效原理的结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统，实现基于电路仿真的虚拟动态校准，相对于软件仿真更接近工程动态校准，相对于实物校准更能比较分析不同的校准状态的影响，从而能有效的对结构动力学参数测量用传感器与动态校准装置之间强耦合及其对校准结果的影响进行分析。

技术领域

本发明涉及一种结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统，属于计量测试技术领域。

背景技术

结构动力学分析广泛应用于动态测试与校准，是对动态测试与校准系统设计及优化进行深入研究的必要手段。当前对动态测试与校准系统进行结构动力学分析往往通过仿真软件进行，基于离散数值计算方法的仿真软件应用于实际工程中的动态测试时往往存在缺陷，无法对其进行完整的描述，即现有的方法存在计算过程复杂、精度不够等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决以下问题(1)、软件仿真计算过程复杂，精度低；(2)、比较分析不同的校准状态的影响并对结构动力学参数测量用传感器与动态校准装置之间的强耦合及其对校准结果的影响进行分析；提供一种结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统，特别涉及基于机电等效原理的结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统，通过信号发生模块、被校传感器与动态校准装置组合模拟电路和数据采集、分析与控制模块建立虚拟动态校准系统，应用于实际工程动态校准及分析。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种结构动力学参数虚拟动态校准方法，包括如下步骤：

步骤一、根据校准装置二自由度动力学系统得到传感器的输出f表达式，对被校传感器与动态校准装置组合模拟电路进行调整，输入信号经过被校传感器与动态校准装置组合模拟电路处理后，作为等效参考信号输出；

步骤二、将步骤二得到的等效参考信号与被校传感器实际输出信号进行比较，实现结构动力学参数虚拟动态校准。

当所述传感器输出f表达式为时，首先对被校传感器与动态校准装置组合模拟电路进行调整，由表达式可知传感器的输出电信号通过两部分信号叠加得到，x作为输入信号，一方面通过放大模块放大M倍，再经过两个微分模块进行二次微分，得到信号；另一方面将输入信号引入微分模块直接微分，两方面的输出信号经过加法器模块叠加后输出传感器校准用的参考信号。

当所述传感器输出f表达式为f＝∫xdt+ke^x时，首先对被校传感器与动态校准装置组合模拟电路进行调整，由表达式可知传感器的输出电信号通过两部分信号叠加得到ke^x，x作为输入信号，一方面通过指数模块做指数运算后，再经过放大模块放大k倍，得到ke^x信号；另一方面将输入信号引入到积分模块直接积分，两方面的输出信号经过加法器模块叠加后输出传感器校准用的参考信号。

实现上述方法的装置，包括：信号发生模块、被校传感器与动态校准装置组合模拟电路和数据采集、分析与控制模块；

信号发生模块产生的信号经过校传感器与动态校准装置组合模拟电路(的微分、放大、叠加处理后，得到参考信号；所述参考信号与被校传感器信号在数据采集、分析与控制模块中进行对比分析，实现虚拟动态校准；

所述被校传感器与动态校准装置组合模拟电路，包括：信号接收模块、积分模块、放大模块、微分模块、指数模块和加法模块；信号接收模块接收到信号，根据传感器输出，对被校传感器与动态校准装置组合模拟电路进行调整，输出传感器校准用的参考信号。

有益效果

1、本发明公开的基于机电等效原理的结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统，实现基于电路仿真的虚拟动态校准，相对于软件仿真更接近工程动态校准，相对于实物校准更能比较分析不同的校准状态的影响，从而能有效的对结构动力学参数测量用传感器与动态校准装置之间强耦合及其对校准结果的影响进行分析。