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    重庆时时彩作弊debug: 一种机械阻抗测量的相位校准及修正方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201310227642.0

    申请日:

    2013.06.07

    公开号:

    CN103344322A

    公开日:

    2013.10.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01H 15/00申请日:20130607|||公开
    IPC分类号: G01H15/00 主分类号: G01H15/00
    申请人: 中国船舶重工集团公司第七○二研究所
    发明人: 周庆云; 王锁泉; 邱立凡; 蓝恭华
    地址: 214082 江苏省无锡市滨湖区无锡市116信箱
    优先权:
    专利代理机构: 无锡华源专利事务所(普通合伙) 32228 代理人: 孙力坚
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310227642.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2015.09.30|||2013.11.06|||2013.10.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种机械阻抗测量的相位校准及修正方法,利用质量加载法得出力与加速度测量系统校准时测量的力与加速度信号,并对力和加速度测量通道之间的幅值及相位进行校准,得出力与加速度通道之间的幅相偏差,并结合修正系数对机械阻抗进行修正。本发明方法在以往只考虑传感器的幅值校准,对相位不作深入研究的情况下,通过对整个测量系统幅值及相位频率响应的校准,并将校准结果用于机械阻抗测量及数据处理中,使机械阻抗的相位偏差大大减小,能有效的减小由测量系统给机械阻抗测量带来的误差。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种机械阻抗测量的相位校准及修正方法,其特征在于包括以下步骤: 
    第一步:利用质量加载法得出力与加速度测量系统校准时测量的力与加速度信号,并对力和加速度测量通道之间的幅值及相位进行校准; 
    第二步:根据上述第一步所得力与加速度信号,结合力传感器敏感元件上方的总质量得出力和加速度测量通道之间修正系数,其计算公式为: 

    上述公式中力传感器敏感元件上方的总质量表示为m0; 
    校准时测量的力表示为F(f); 
    校准时测量的加速度表示为a(f); 
    第三步:利用输出端振动堵塞法测量被测隔振元件的机械阻抗,其计算公式为: 

    上述公式中被测隔振元件由力传感器测得输入端的动态力表示F1mean(f);被测隔振元件通过加速度计测得输入端的振动加速度表示为a1(f);激振质量,即力传感器与被测隔振元件输入端之间的连接质量表示为m;机械阻抗是指未被修正过的机械阻抗; 
    第四步:通过第二步所述修正系数K(f)对第三步中被测隔振元件输入端由力传感器所受的动态力F1mean(f)进行修正,得到被测隔振器输入端的动态激励力F1true(f),由动态激励力F1true(f)得出修正后的被测隔振元件输入机械阻抗其计算公式为: 

    上述公式中被测隔振元件的输入机械阻抗表示为
    力传感器测量信号经修正后,得到被测隔振器的输入端动态激励力 表示为F1true。 

    2.  如权利要求1所述的机械阻抗测量的相位校准及修正方法,其特征在于:所述质量加载法的范围适用于校准频率低于系统共振频率五之一时。 

    3.  如权利要求1所述的机械阻抗测量的相位校准及修正方法,其特征在于:所述修正后的机械阻抗是以加速度计作为参考对力测量进行修正。 

    4.  如权利要求1所述的机械阻抗测量的相位校准及修正方法,其特征在于:所述力和加速度测量通道之间的幅值及相位校准是对所述力与加速度信号之间进行传递函数计算,得出力与加速度信号测试通道之间随频率变化的幅值相位特性H1(f),通过幅值相位特性H1(f)得出力与加速度之间的幅值偏差ΔL及相位偏差

    说明书

    说明书一种机械阻抗测量的相位校准及修正方法
    技术领域
    本发明涉及弹性元件的机械阻抗测试领域,尤其涉及机械阻抗测量的相位校准及修正方法。 
    背景技术
    机械阻抗是指振动理论中线性定常系统的频域动态特性参量,由于机械阻抗是力与加速度两者之间的复数式之比,因此在机械阻抗测量中,力与加速度测量通道间传递关系的相位一致性至关重要。现有测量手段由于测量系统的不同,并且测量过程中只考虑幅值,而对相位不作深入研究,使测试结果出现相位偏差易导致被测弹性元件的机械阻抗特性的偏差,影响损耗因子的计算,制约机械阻抗参数在舰艇机械系统定量声学设计中作用的发挥,也制约了弹性元件在其他工程领域的应用及弹性元件设计技术的提高。 
    发明内容
    本申请人针对上述现有问题,进行了研究改进,提供一种机械阻抗测量的相位校准及修正方法,该方法对由测试系统造成隔振元器件机械阻抗测量结果的影响进行修整,规范隔振元器件机械阻抗测量,为隔振元器件机械阻抗参数的获取提供标准。 
    本发明所采用的技术方案如下: 
    一种机械阻抗测量的相位校准及修正方法,包括以下步骤: 
    第一步:利用质量加载法得出力与加速度测量系统校准时测量的力与加速度信号,并对力和加速度测量通道之间的幅值及相位进行校准; 
    第二步:根据上述第一步所得力与加速度信号,结合力传感器敏感元件上方的总质量得出力和加速度测量通道之间修正系数,其计算公式为: 
    K(f)=F(f)m0·a(f)]]>
    上述公式中力传感器敏感元件上方的总质量表示为m0; 
    校准时测量的力表示为F(f); 
    校准时测量的加速度表示为a(f); 
    第三步:利用输出端振动堵塞法测量被测隔振元件的机械阻抗,其计算公式为: 
    Z11mean=(F1mean(f)a1(f)-m)]]>
    上述公式中被测隔振元件由力传感器测得输入端的动态力表示F1mean(f);被测隔振元件通过加速度计测得输入端的振动加速度表示为a1(f);激振质量,即力传感器与被测隔振元件输入端之间的连接质量表示为m;机械阻抗是指未被修正过的机械阻抗; 
    第四步:通过第二步所述修正系数K(f)对第三步中被测隔振元件输入端由力传感器所受的动态力F1mean(f)进行修正,得到被测隔振器输入端的动态激励力F1true(f),由动态激励力F1true(f)可得出修正后的被测隔振元件输入机械阻抗其计算公式为: 
    Z11true=(F1true(f)a1(f)-m)]]>
    上述公式中被测隔振元件的输入机械阻抗表示为
    力传感器测量信号经修正后,得到被测隔振器的输入端动态激励力表示为
    其进一步技术方案在于: 
    所述质量加载法的范围适用于校准频率低于系统共振频率五之一时; 
    所述修正后的机械阻抗是以加速度计作为参考对力测量进行修正; 
    所述力和加速度测量通道之间的幅值及相位校准是对所述力与加速度信号之间进行传递函数计算,得出力与加速度信号测试通道之间随频率变化的幅值相位特性H1(f),通过H1(f)得出力与加速度之间的幅值偏差ΔL及相位偏差 
    本发明的有益效果如下: 
    本发明方法在以往只考虑传感器的幅值校准,对相位不作深入研究的情况下,通过对整个测量系统幅值及相位频率响应的校准,并将校准结果用于机械阻抗测量及数据处理中,使机械阻抗的相位偏差大大减小,能有效的减小由测量系统给机械阻抗测量带来的误差。 
    附图说明
    图1为利用质量加载法对力和加速度测量通道之间的幅值及相位进行校准的过程示意图。 
    图2为空载状态时隔振器轴向机械阻抗测试的布置结构。 
    图3为第一机械阻抗测量系统的结构布置图。 
    图4为第二机械阻抗测量系统的结构布置图。 
    图5为隔振器空载下通过第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统测试的轴向输入机械阻抗实部的曲线图。 
    图6为隔振器空载下通过第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统测试的轴向输入机械阻抗虚部的曲线图。 
    图7为隔振器空载下通过第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统测试的轴向输入机械阻抗幅值特性的曲线图。 
    图8为隔振器空载下通过第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统测试的轴向输入机械阻抗相位特性的曲线图。 
    图9为第一机械阻抗测量系统的幅相校准结果。 
    图10为第二机械阻抗测量系统的幅相校准结果。 
    图11为修正后隔振器空载下通过第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统测试轴向输入机械阻抗实部。 
    图12为修正后隔振器空载下通过第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统测试轴向输入机械阻抗虚部。 
    图13为修正后隔振器空载下通过第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统测试轴向输入机械阻抗幅值特性。 
    图14为修正后隔振器空载下通过第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统测试轴向输入机械阻抗相位特性。 
    具体实施方式
    下面结合附图,说明本发明的具体实施方式。 
    本发明方法包括以下步骤: 
    第一步:利用质量加载法得出力与加速度测量系统校准时测量的力与加速度信号,如图1所示,质量加载法的范围适用于校准频率低于系统共振频率五之一时,质量加载法的具体步骤如下: 
    首先在校准振动台4的上部安装力传感器3,在力传感器3安装已知质量 的质量块2,同时在质量块2上安装加速度传感器1,将力传感器3和加速度传感器1与外接仪器连接,启动校准振动台4,采用宽带随机信号输入至校准振动台4,测量得出力和加速度信号,经过FFT算法(该FFT算法为已有公知技术)得出力传感器3与加速度传感器1测试通道之间随频率变化的传递函数的幅值相位特性,计算公式如下: 
    H1(f)=F(f)a(f)---(1)]]>
    式(1)中校准时测量的力表示为F(f);校准时测量的加速度表示为a(f);H1(f)表示力传感器3与加速度传感器1测试通道之间随频率变化的幅值相位特性。 
    根据式(1)测定的H1(f),可以得出校准时力与加速度之间的幅值偏差ΔL及相位偏差计算公式如下: 
    ΔL=201g|H1(f)|m0---(2)]]>

    式(2)中|H1(f)|表示为力传感器3与加速度传感器1测试通道之间随频率变化的传递函数幅值,力传感器敏感元件上方的总质量表示为m0,式(3)中表示F(f)的相位角,表示a(f)的相位角,上述式(2)中M0的组成部分如下: 
    m0=m1+m2+m3+m4    (4) 
    如图1所示,式(4)中加速度传感器的质量表示为m1;螺栓(图1中未示意出)的有效质量表示m2;力传感器的有效端部质量表示为m3;质量块的质量为m4; 
    第二步:当上述校准过程中采用的测量系统与机械阻抗测量时采用的测量系统相同,在校准结果出现测量通道之间相位关系不一致的情况时,需要对隔振元件机械阻抗试验中进行幅值相位的修正处理,以消除给机械阻抗测量带来的幅值及相位偏差。根据上述第一步所得力与加速度信号,结合力传感器敏感 元件上方的总质量得出力和加速度测量通道之间的修正系数,力和加速度测量通道之间的修正系数是以加速度计作为参考对力测量进行修正,修正系数的计算公式为: 
    K(f)=F(f)m0·a(f)---(5)]]>
    上述式(5)中力传感器敏感元件上方的总质量表示为M0;校准时测量的力表示为F;校准时测量的加速度表示为a; 
    第三步:利用输出端振动堵塞法测量得出被测隔振元件的机械阻抗,具体测试方法如下,如图2所示,空载状态下隔振器轴向机械阻抗测试的布置结构包括安装在阻抗平台107上的垂向测力板106,于垂向测力板106上安装下过渡元件105,下过渡元件5上装置被测隔振器104,被测隔振器104的上方装置上过渡元件103,上过渡元件103的表面安装力传感器102,并与电磁式激振器101的输出端连接,位于上过渡元件103及下过渡元件105上均装置加速度计108. 
    被测隔振器104的机械阻抗测试过程如下:启动电磁式激振器101,利用电磁式激振器101对被测隔振器104的输入端进行激励,由力传感器102测得激励力,通过加速度计108测得输入端的振动加速度,输入机械阻抗的计算公式如下: 
    Z11mean=(F1mean(f)a1(f)-m)---(6)]]>
    式(6)中被测隔振器102的由力传感器102测得输入端动态力表示F1mean(f),被测隔振器102通过加速度计108测得输入端的振动加速度表示为a1(f),激振质量,即力传感器102与被测隔振器104输入端之间的连接质量m;上述机械阻抗是未被修正过的机械阻抗,ω表示角频率,j表示虚部。 
    第四步:通过上述第二步得到的修正系数K(f),将第三步中被测隔振器102的由力传感器102测得输入端动态力表示F1meam(f)换算成真实的力F1true(f),计算公式如下: 
    F1true(f)=F1mean(f)K(f)---(7)]]>
    上述式(7)中修正后被测隔振器的输入端由力传感器所受的动态力表示 为F1true;将F1true代入公式(6)中得到: 
    Z11true=(F1true(f)a1(f)-m)---(8)]]>
    式(8)中的机械阻抗为修正过后的输入机械阻抗。 
    如图2所示,当图2中力传感器102的质量无法忽略时,那么输入端激励质量就包括力传感器的有效端部质量m102、及力传感器102与被测隔振器104输入端之间的连接质量m,因此在隔振元件机械阻抗数据处理时,还需要去除激励端力传感器的端部质量,得到下述修正后的输入机械阻抗公式: 
    Z11true=[F1true(f)a1(f)-(m+m102]---(9)]]>
    上述式(9)中各参数的说明与式(8)相同。 
    本发明方法的具体实施例如下: 
    以BM300型隔振器机械阻抗试验为例,采用两组测量系统进行测量。如图3所示,第一机械阻抗测量系统是采用9341B力传感器与5015A电荷放大器、352C68加速度传感器及2694型信号适调仪与数据采集仪进行测量,如图4所示,第二机械阻抗测量系统采用ICP型288D01阻抗头与2694信号适调仪,及2694型信号适调仪与数据采集仪进行测量。 
    如图5至图8所示,两种不同测量系统测得的隔振器空载下的轴向输入机械阻抗测试结果,其中图8的机械阻抗的相位特性存在明显差异,在图5及图6中,反映相位的实部及虚部上也存在差异,如图9所示,该图表示第一机械阻抗测量系统的幅相校准结果,图9中9-1表示利用第一机械阻抗测量系统校准时的力传感器3与加速度传感器1测试通道之间随频率变化的传递函数幅值,9-2表示利用第一机械阻抗测量系统校准时力与加速度之间的幅值偏差,9-3表示利用第一机械阻抗测量系统校准时力与加速度之间的相位偏差。如图10所示,该图表示第二机械阻抗测量系统的幅相校准结果,其中图10中10-1表示利用第二机械阻抗测量系统校准时的力传感器3与加速度传感器1测试通道之间随频率变化的传递函数幅值,10-2表示利用第二机械阻抗测量系统校准时力与加速度之间的幅值偏差,10-3表示利用第二机械阻抗测量系统校准时力与加速度之间的相位偏差。结合上述图5至图8,以及图9、图10,可以判断出通过两种测量系统进行测量得出的机械阻抗之间存在误差,该误差是由测量 通道间的幅值及相位偏差引起的,需要进行幅值及相位的修正。 
    利用图9及图10幅相校准结果,对BM300隔振器机械阻抗测试结果进行修正,采用本发明方法,修正后的第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统得出的机械阻抗特性结果见图11至图14,通过对比可见,经过本发明方法测试的机械阻抗经过修正后,由第一机械阻抗测量系统与第二机械阻抗测量系统得出的机械阻抗比较接近,阻抗的幅值、相位或实部、虚部都趋于一致,阻抗相位偏差大大减小。 
    以上描述是对本发明的解释,不是对发明的限定,本发明所限定的范围参见权利要求,在不违背本发明的基本结构的情况下,本发明可以作任何形式的修改。 

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    一种 机械 阻抗 测量 相位 校准 修正 方法
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