[发明专利]常规天平测量风洞中悬臂支撑模型固有频率的装置及方法

权利要求书

1.常规天平测量风洞中悬臂支撑模型固有频率的装置，其特征在于包括接头、支杆、常规天平、天平引出电缆、模型、信号调理器、风洞数据采集系统、数据采集系统监控计算机、橡胶榔头、数据连续采集软件、离散数据频谱分析软件和电缆，其中支杆联接在接头上，常规天平安装在支杆上，风洞模型与常规天平配装，天平引出电缆一端连接常规天平，一端与信号调理器连接，信号调理器用于调理常规天平的信号并通过电缆将信号输送到风洞数据采集系统，数据采集系统监控计算机通过电缆与风洞数据采集系统连接用于监控管理风洞数据采集系统，数据连续采集软件设置在数据采集系统监控计算机上用于实现连续采集常规天平输出的模拟信号，离散数据频谱分析软件设置在数据采集系统监控计算机上用于对连续采集到的天平信号数据进行频谱分析计算并绘出信号的频谱曲线，橡胶榔头位于模型位置用于敲击模型的各个方向。

2.利用上述装置测量风洞中悬臂支撑模型固有频率的方法，其特征在于包括下列步骤：

   a、模型及常规天平按常规试验要求安装在风洞中，连接到常规天平的信号调理器的滤波设置为不滤波输出或者为宽带输出；

   b、模型置于迎角、侧滑角、滚转角均为零度的状态，启动数据采集系统监控计算机上的数据连续采集软件，连续采集常规天平输出信号，采集结束后保存为静态天平数据；

   c、模型置于迎角、侧滑角、滚转角均为零度的状态，再次启动数据采集系统监控计算机上的数据连续采集软件，连续采集常规天平输出信号，启动后，用橡胶榔头敲击模型头部上方位置使之产生纵向振动，振动衰减后，停止采集，保存为纵向敲击天平数据；

    d、模型置于迎角、侧滑角、滚转角均为零度的状态，再次启动数据采集系统监控计算机上的数据连续采集软件，连续采集常规天平输出信号，启动后，用橡胶榔头敲击模型头部左侧位置使之产生横向振动，振动衰减后，停止采集，保存为横向敲击天平数据；

   e、模型置于迎角、侧滑角、滚转角均为零度的状态，再次启动数据采集系统监控计算机上的数据连续采集软件，连续采集常规天平输出信号，启动后，用橡胶榔头敲击模型左机翼上方中部位置使之产生滚转振动，振动衰减后，停止采集，保存为滚转敲击天平数据；

   f、启动离散数据频谱分析软件对上述四次连续采集的数据进行频谱分析，结果分别保存为静止天平频谱结果、纵向敲击天平Mz元频谱结果、横向敲击天平My元频谱结果、滚转敲击天平Mx元频谱结果，其中静止天平频谱结果包括静止天平Mz元频谱结果、静止天平My元频谱结果、静止天平Mx元频谱结果；

  g、比较分析：求出纵向敲击天平Mz元频谱结果与静止天平Mz元频谱结果的差量，为模型纵向振动的固有频率；求出横向敲击天平My元频谱结果与静止天平My元频谱结果的差量，为模型横向振动的固有频率；求出滚转敲击天平Mx元频谱结果与静止天平Mx元频谱结果的差量，为模型滚转方向振动的固有频率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤b中，连续采集常规天平输出信号的时间T取3～6个激振衰减周期，即连续采集时间T取100秒。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述步骤c中，连续采集常规天平输出信号的时间为100秒，并且在启动连续采集3～10秒后，用橡胶榔头敲击模型头部上方位置使之产生纵向振动，敲击两次，间隔时间为15秒钟，采集结束后保存为纵向敲击天平数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤d中，连续采集常规天平输出信号的时间为100秒，并且在启动连续采集3～10秒后，用橡胶榔头敲击模型头部左侧位置使之产生横向振动，敲击两次，间隔时间为15秒钟，采集结束后保存为横向敲击天平数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述步骤e中，连续采集常规天平输出信号的时间为100秒，并且在启动连续采集3～10秒后，用橡胶榔头敲击模型左机翼上方中部位置使之产生滚转振动，敲击两次，间隔时间为15秒钟，采集结束后保存为滚转敲击天平数据。

7.根据权利要求2-6所述的方法，其特征在于所述步骤g中，求出敲击天平频谱结果与静止天平频谱结果的差量，其方法为两条频谱曲线在相同频率位置幅值相减，若幅值的最大差量为平均差量的3倍以上，则幅值的最大差量所对应的频率为该方向振动的固有频率。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于所述数据连续采集软件连续采集常规天平的模拟信号，其采样率为300～1000Hz。