[发明专利]力限控制振动试验系统及试验方法

摘要

本发明公开了一种力限控制振动试验系统以及使用该系统进行振动试验的方法。该试验系统包括振动台、安装在振动台上部的用于放置试验件的力测量装置、振动试验控制系统以及数据采集与处理系统，力测量装置包括上辅助工装、下辅助工装以及设置在两个辅助工装之间的三向力传感器，上辅助工装、下辅助工装和三向力传感器之间进行机械连接。本发明的试验方法由于力信号信噪比高于加速度信号的信噪比，因此力响应限幅控制的精度满足GJB1027A要求的10％，也优于传统加速度控制方法的控制精度。

主权项

力限控制振动试验系统，包括振动台、安装在振动台上部的用于放置试验件的力测量装置、振动试验控制系统以及数据采集与处理系统，力测量装置包括上辅助工装、下辅助工装以及设置在两个辅助工装之间的三向力传感器，上辅助工装、下辅助工装和三向力传感器之间进行机械连接，机械连接的预紧力应能保证它们接触面之间配合紧密，保证三向力传感器和辅助工装之间的预紧力大于力传感器所受最大力，并且保证力测量装置在承受纵向或横向力时多个力传感器之间受力均匀；上辅助工装上安装的加速度传感器通过加速度电荷放大器与振动试验控制系统电通信，三向力传感器的力测量信号通过力信号调节系统进行合力和合力矩计算并将计算的合力与合力矩时域信号电通信给振动试验控制系统以及数据采集与处理系统，振动试验控制系统对加速度信号、合力和合力矩信号进行处理后，发出的控制信号通过功率放大器进行放大后驱动振动台，进行力限控制振动试验；其中，力信号调节系统根据以下公式进行合力和合力矩的计算：设试验件纵向试验时沿Z轴方向振动，横向试验时沿Y轴方向振动，则X轴垂直于Y轴和Z轴，从而建立几何坐标系；在试验件振动试验中，将第i号力传感器测量得到的X、Y、Z向分力(时域信号)分别设为Fx(i)、Fy(i)和Fz(i)，第i号力传感器所在的坐标值设为(x(i)，y(i)，z(i))，坐标值有正负号，由分力分别计算得到的绕X轴、Y轴、Z轴的力矩分别设为Mx(i)、My(i)和Mz(i)：Mx(i)＝Fz(i)×y(i)....................................................(1)My(i)＝‑Fz(i)×x(i)....................................................(2)Mz(i)＝‑Fx(i)×y(i)+Fy(i)×x(i)...........................................(3)合力及合力矩测量值计算公式如下： F x = Σ i = 1 n F x ( i ) . . . ( 4 ) F y = Σ i = 1 n F y ( i ) . . . ( 5 ) F z = Σ i = 1 n F z ( i ) . . . ( 6 ) M x = Σ i = 1 n M x ( i ) . . . ( 7 ) M y = Σ i = 1 n M y ( i ) . . . ( 8 ) M z = Σ i = 1 n M z ( i ) . . . ( 9 )