[发明专利]一种基于双脉冲法的仪器化冲击试验机动态力传感器校准方法

权利要求书

1.一种基于双脉冲法的仪器化冲击试验机动态力传感器校准方法，其特征在于，包括：步骤1：选定待校准的目标频率，计算相对应的试样尺寸；

步骤2：测量试样的基本尺寸及相关参数，计算得到首峰最大力值；

步骤3：查看待校准的仪器化冲击试验机是否保留完整的冲击过程，若能够保留完整的冲击过程，则将试样安装在砧座上；若不能，则正常放置于砧座上；

步骤4：进行标准的仪器化冲击试验；

步骤5：分析仪器化冲击试验并得到相应结果：首先查看M型曲线形态是否失真，若有失真，则判定此仪器化冲击试验机动态力传感器无法满足目标频率下的使用需求，若无失真，则比较试验结果中的M型曲线最大力值与步骤2中计算所得最大力值进行比较，得出此目标频率下的动态力测量误差；对于按照正常方式安装的，则查看首峰处最大力值，将之与计算所得最大力值进行比较，得出此目标频率下的动态力测量误差；

步骤6：对于一个目标频率下的动态力校准，进行多次仪器化冲击试验，来检查待校准的仪器化冲击试验机的重复性，保证首峰力最大力值的离散系数在3％以下是正常的，否则检查试样安装是否存在问题，或对仪器化冲击试验机进行检查；

步骤7：针对不同的目标频率，重复步骤1至步骤6，以达到对仪器化冲击试验机动态力传感器进行扫频校准的目的。

2.根据权利要求1所述的一种基于双脉冲法的仪器化冲击试验机动态力传感器校准方法，其特征在于，所述步骤4中的仪器化冲击试验中：

1)、冲击过程中，在摆锤与试样首次接触时，所引发的振动是基于试样自身属性的梁振动模式，计算出首峰力的时间跨度；

2)、冲击过程中，锤刃与试样间碰撞为刚性碰撞；

3)、对于冲击试验，如果使用长方体试样并且试样在安装时接触砧座，首峰部分即为M型曲线前半部分；，M型曲线前后两部分是相同的；故首峰部分所围成的面积为mv；在已知首峰部分力-时间波形为正弦函数，已知此正弦函数半周期时间跨度，已知此半周期力-时间波形所围成的面积为mv，得首峰力最大值；根据首峰最大力值进行仪器化冲击试验机动态力传感器在目标频率下的校准。

3.根据权利要求1所述的一种基于双脉冲法的仪器化冲击试验机动态力传感器校准方法，其特征在于，所用试样为长方体试样或非长方体试样；如果为非长方体试样，则计算得出所使用非长方体的等效长度。

4.根据权利要求1所述的一种基于双脉冲法的仪器化冲击试验机动态力传感器校准方法，其特征在于，所用试样为非长方体试样，则计算得出所使用非长方体的等效长度。

5.根据权利要求1所述的一种基于双脉冲法的仪器化冲击试验机动态力传感器校准方法，其特征在于，依据梁振动理论，试样的振动方程为

其中u为振动位移，ρ为密度，A为试样截面积，F(t)为冲击力，δ为狄拉克函数，L为试样长度，E试样材料的杨氏模量，ρ为试样材料的密度，自变量x、t分别为位置和时间；对应的边界条件为

以锤刃为参考惯性系，初始条件为

采用分离变量法，设则

q(t)＝Astnωt+Bcosωt

且

其中I＝bh³/12，b为竖直方向上的试样高度，h为冲击方向上的试样厚度；将边界条件(6)式代入到(8)式中，得

为使得方程有非平凡解，则

βL有无穷多个解，其中第一个解，βL＝4.7300，代入(10)式后得到首峰力对应频率，由于首峰力时间跨度是半个周期，再根据下二式即可得到对应的目标校准频率和首峰力时间跨度，分别为

且

t₀＝π/ω。

6.根据权利要求1所述的一种基于双脉冲法的仪器化冲击试验机动态力传感器校准方法，其特征在于，在已知首峰部分力-时间波形为正弦函数，已知此正弦函数半周期时间跨度，已知此半周期力-时间波形所围成的面积为mv，得首峰力最大值为

其中，ρ为试样密度，E为试样杨氏模量，h为冲击方向试样厚度，L为试样长度，v为摆锤撞击初始速度，b为试样竖直方向高度。