[发明专利]一种用于风洞应变式天平健康状态监控的装置

说明书

本发明涉及一种用于风洞应变式天平健康状态监控的装置，包括主控电路、信号调理采集电路、电池充放电电源管理电路、报警指示电路、数据显示模块和电池；本发明适用于风洞模型安装和天平运输等追求便携性的场合，在满足测量精度的情况下尽量减小体积，并不追求高精度；本发明采用嵌入式系统，并使用高能量密度电池，减小了对固定电源的依赖，实现了体积小、重量轻、方便携带及使用。本发明通过采用来进行判断，消除了对高精度电源的需求，在降低体积的同时保证了装置的精度在可接受的范围内。

技术领域

本发明涉及一种用于风洞应变式天平健康状态监控的装置，属于风洞实验领域。

背景技术

风洞天平是指用于支撑模型并测量作用在模型上的空气动力的大小、方向和作用点的装置。利用粘贴在天平元件上电阻应变计作为变换器来测量相应的气动力(力矩)的天平，称为风洞应变式天平。该类天平属于精密设备，运输过程的振动冲击、安装使用过程中的敲击等均易导致损坏。在天平运输、使用过程进行健康状态监控，记录天平损坏过程数据，对于追溯天平损坏原因以及保护天平具有重要意义。

天平损坏主要为外力冲击、持续过载等原因导致天平本体产生裂隙或者塑性变形。因此，天平健康状态监控主要通过实时测量天平运输、使用过程的载荷输出并进行判读而实现。

天平工作方式为桥式应变检测电路，各桥路分别由激励电路、响应输出电路构成。需要准确同时采集激励电路电压、响应输出电路电压，从而换算出各分量数值。天平输出信号为微小信号，需要对信号进行大增益放大。风洞试验现场大多数采用HBM公司的天平数据采集系统进行天平信号监控。该设备采用载波技术，能够有效过滤掉干扰信号，采集精度高，但体积大，不适用于模型拆装、运输等经常移动的场景。

如何提供一种体积轻、便携式的应变式天平健康状态监控的装置是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于风洞应变式天平健康状态监控的装置，重量轻、便携，能够很好的满足风洞试验使用需求。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种用于风洞应变式天平健康状态监控的装置，包括主控电路、信号调理采集电路、电池充放电电源管理电路、报警指示电路、数据显示模块和电池；

信号调理采集电路包括采集天平激励电压、电池电压和天平六分量信号，进行放大滤波后进行A/D变换，将A/D变换的数据发送给主控电路；接收主控电路发送的报警信号并发送给报警指示电路；

电池充放电电源管理电路控制电池充放电，为风洞应变式天平健康状态监控的装置和天平提供稳定的电源供电；

主控电路接收信号调理采集电路输出的天平激励电压电池电压和天平六分量信号并发送给数据显示模块，其中i表示天平的分量序号，6≥i≥1；计算其中t_j表示采样时刻，t₀表示当前时刻；当大于设定阈值时，输出触发报警，计算当|k1-k2|大于阈值时，输出触发报警，n为滑动滤波取点数量滑动滤波取点数量；当触发报警后，主控电路将报警时刻前4s和后4s的天平激励电压电池电压和天平六分量信号进行存储，并将大于设定阈值的天平的分量序号i发送到数据显示模块；

报警指示电路在接收到报警信号后输出声光报警；

数据显示模块显示激励电压、电池电压、天平六分量信号和报警通道即天平的分量序号i。

优选的，|k1-k2|六个通道的阈值通过加载试验分别确定。

优选的，还包括外壳，外壳设置天平插座及天平快速插座，二者并联；所述天平插座用于和天平的已焊接的连接插头直接相连，所述天平快速插座用于和天平未焊接的连接线相连。

优选的，所述主控电路通过PC104总线实现与信号调理采集电路的供电及数据交互。