铰链力矩风洞试验天平动态载荷实时监视预警方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及风洞试验技术领域，特别涉及一种铰链力矩风洞试验天平动态载荷实时监视预警方法及系统，预警方法包括以下步骤：动态采集铰链力矩天平的原始信号；按预设时间长度对原始信号进行采样，得到数据样本；按预设时间间隔和/或时间长度对数据样本进行处理及分组匹配，得到待处理电压信号；对待处理电压信号进行计算和修正，得到铰链力矩天平的载荷；对所述载荷进行频域分析，得到预设主频下的载荷值；将所述主频下的载荷值与预设的报警阈值进行比对，若超出报警阈值，则进行报警提示。本发明专利技术提供的方案能够在试验过程中通过对天平载荷进行分析的方法，实时获得天平动态载荷信息，来进行危险试验状态预警，确保天平不出现动载荷超载。动载荷超载。动载荷超载。

【技术实现步骤摘要】
铰链力矩风洞试验天平动态载荷实时监视预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及风洞试验
，特别涉及一种铰链力矩风洞试验天平动态载荷实时监视预警方法及系统。

技术介绍

[0002]在飞行器操纵面铰链力矩风洞试验中，当操纵面偏度较大时，操纵面处可能会形成了稳定的流动分离，当流动分离产生的涡脱落频率与操纵面/天平系统的固有频率接近时，会导致操纵面/天平系统产生较大幅值的动态载荷，大幅值的动态载荷长时间使用会导致天平结构疲劳破坏，严重影响天平安全，且动态载荷还对试验数据精准度存在影响。由于操纵面流动分离频率与安定面流动、舵面偏度密切相关，难以通过理论分析和数值仿真获得其频率，无法在天平设计时使得操纵面/天平系统的固有频率远离气流分离频率。因此，现在亟须一种在试验过程中通过对天平载荷进行分析的方法，实时获得天平动态载荷信息，来进行危险试验状态预警，确保天平不出现动载荷超载。

技术实现思路

[0003]为解决铰链力矩风洞试验中，难以对天平载荷监控预警的技术问题，本专利技术提供了一种铰链力矩风洞试验天平动态载荷实时监视预警方法，包括以下步骤：动态采集铰链力矩天平的原始信号；按预设时间长度对原始信号进行采样，得到数据样本；按预设时间间隔和/或时间长度对数据样本进行处理及分组匹配，得到待处理电压信号；对待处理电压信号进行计算和修正，得到铰链力矩天平的载荷；对所述载荷进行频域分析，得到预设主频下的载荷值；将所述主频下的载荷值与预设的报警阈值进行比对，若超出报警阈值，则进行报警提示。
[0004]优选地，对待处理电压信号进行计算和修正包括以下步骤：根据预设的修正系数对所述待处理电压信号进行修正，得到修正电压信号；根据预设的天平载荷公式计算对待处理电压信号进行，得到铰链力矩天平单位时间内的时域信号；对时域信号进行频谱计算，得到天平各个分量的载荷。
[0005]优选地，对时域信号进行频谱计算采用快速傅里叶变换来实现。
[0006]优选地，采集铰链力矩天平时的最低采集频率至少达到被测天平固有频率的2倍。
[0007]优选地，预警方法还包括以下步骤：将得到的铰链力矩天平的各个分量的载荷实时地在图形界面上显示。
[0008]优选地，报警阈值的范围为天平设计量程的0.5~0.8倍。
[0009]本方案还提供一种铰链力矩风洞试验天平动态载荷实时监视预警系统，包括：动态数据采集系统：用于动态采集铰链力矩天平的原始信号；监视预警软件：用于对原始信号进行采样、对数据样本进行处理及分组匹配、对待处理电压信号进行计算和修正以及将铰链力矩天平的各个分量主频下的载荷与预设的报警阈值进行比对。
[0010]优选地，预警系统还包括测控网络，用于将所述动态数据采集系统采集的原始信
号进行发布、采集、监视和处理。
[0011]优选地，所述监视预警软件以监视单元为单位进行配置管理计算，所述监视单元为簇结构，用于表示天平名称、采集通道、通道名称、通道数量、通道系数及方向。
[0012]优选地，预警系统还包括图形显示界面，用于实时显示铰链力矩天平的各个分量主频下的载荷。
[0013]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术通过动态采集力矩天平的原始信号进行处理，将采集到的电信号转换成代表载荷值的力信号，并提取所需要的主频下载荷值，以此来对铰链力矩天平的动态载荷进行实时的监控，当主频下的载荷值超过预设的报警阈值时，立即进行报警提示，调整相应的试验参数或暂停试验，防止了在试验人员未知的情况下，铰链力矩天平因载荷过大而发生损坏甚至出现安全事故的情况以及由于铰链力矩天平超载运行，使得获取的实验数据偏差较大的情况出现，确保了试验过程中，铰链力矩天平一直处于正常的负载状态，保证了获取的试验数据的可靠性以及实验过程的安全性。
附图说明
[0014]图1是本专利技术第一实施例提供的预警方法的流程示意图。
[0015]图2是本专利技术第二实施例提供的预警系统的工作示意图。
[0016]图3是本专利技术第二实施例提供的预警系统的数据接收线程的逻辑示意图。
[0017]图4是本专利技术第二实施例提供的预警系统的样本数据分析处理线程的逻辑示意图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。
[0020]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0021]在本专利技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本专利技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
[0022]并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应作广义理解。例如，可以是固
定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0024]请参阅图1，本专利技术第一实施例提供一种铰链力矩风洞试验天平动态载荷实时监视预警方法，包括以下步骤：动态采集铰链力矩天平的原始信号；按预设时间长度对原始信号进行采样，得到数据样本；按预设时间间隔和/或时间长度对数据样本进行处理及分组匹配，得到待处理电压信号；对待处理电压信号进行计算和修正，得到铰链力矩天平的载荷；对载荷进行频域分析，得到预设主频下的载荷值；将主频下的载荷值与预设的报警阈值进行比对，若超出报警阈值，则进行报警提示。
[0025]可以理解地，本专利技术通过动态采集力矩天平的原始信号进行处理，将采集到的电信号转换成代表载荷值的力信号，并提取所需要的主频下载荷值，以此来对铰链力矩天平的动态载荷进行实时的监控，当主频下的载荷值超过预设的报警阈值时，立即进行报警提示，调整相应的试验参数或暂停试验，防止了在试验人员未知的情况下，铰链力矩天平因载荷过大而发生损坏甚至出现安全事故的情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铰链力矩风洞试验天平动态载荷实时监视预警方法，其特征在于：包括以下步骤：动态采集铰链力矩天平的原始信号；按预设时间长度对原始信号进行采样，得到数据样本；按预设时间间隔和/或时间长度对数据样本进行处理及分组匹配，得到待处理电压信号；对待处理电压信号进行计算和修正，得到铰链力矩天平的载荷；对所述载荷进行频域分析，得到预设主频下的载荷值；将所述主频下的载荷值与预设的报警阈值进行比对，若超出报警阈值，则进行报警提示。2.如权利要求1所述的预警方法，其特征在于：对待处理电压信号进行计算和修正包括以下步骤：根据预设的修正系数对所述待处理电压信号进行修正，得到修正电压信号；根据预设的天平载荷公式计算对待处理电压信号进行，得到铰链力矩天平单位时间内的时域信号；对时域信号进行频谱计算，得到天平各个分量的载荷。3.如权利要求2所述的预警方法，其特征在于：对时域信号进行频谱计算采用快速傅里叶变换来实现。4.如权利要求1所述的预警方法，其特征在于：采集铰链力矩天平时的最低采集频率至少达到被测天平固有频率的2倍。5.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：简春梅，熊文韬，刘忠华，饶祝，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：