[发明专利]模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量装置及方法

权利要求书

1.模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量方法，其特征在于，采用测量装置实现，测量装置包括直线电机、试验台、第一三维转台、第二三维转台、水平相机和竖直相机，所述试验台和第一三维转台分别与所述直线电机的动子相连接并由动子带动在竖直方向直线运动，所述水平相机安装在所述第一三维转台上并水平朝向所述试验台上方布置；所述竖直相机通过第二三维转台安装在所述直线电机顶部并竖直朝向所述试验台上侧面布置；

测量方法包括以下步骤：

S1，直线电机的定子加电，利用直线电机的动子带动试验台、第一三维转台和水平相机运动到起始位置；

S2，将缆绳两端分别与试验块a和试验块b连接成为试验组件，并将试验组件按预设位置摆放在试验台上；调整竖直相机和水平相机的初始位置，使竖直相机在竖直方向对准试验块a或/和试验块b，使水平相机在水平方向对准试验块a或/和试验块b；

S3，利用直线电机的动子带动试验台、试验组件、第一三维转台和水平相机向上加速运动，待速度达到预定值后，动子减速，使试验组件与试验台分离，控制动子的速度，使水平相机的水平线与试验块a或/和试验块b平齐；

S4，利用水平相机记录试验块a或/和试验块b在竖直方向的位移和角度，利用竖直相机记录试验块a或/和试验块b在水平方向的位移和角度，计算得到缆绳的振动特征参数。

2.根据权利要求1所述模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量方法，其特征在于，根据试验块a或试验块b在竖直方向或水平方向的位移和角度，拟合试验块a或试验块b在三个方向的位移时间历程曲线方程或角度时间历程曲线方程为：其中，X为试验块a或试验块b在三个方向任意方向的位移或角度；t为时间；A为试验块a或试验块b的振幅；n为试验块a或试验块b衰减系数、ω为试验块a或试验块b振动的角频率、为试验块a或试验块b振动的相位。

3.根据权利要求2所述模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量方法，其特征在于，根据所述位移时间历程曲线方程或所述角度时间历程曲线方程，并利用系统辨识方法，计算得到缆绳的阻尼、频率、拉压刚度和扭弯刚度。

4.根据权利要求2所述模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量方法，其特征在于，根据所述位移时间历程曲线方程，读出时间值t_i，及在t_i瞬时，振动幅度达到的最大偏离值A_i；经过1个周期后，读出时间值t_i+1，及在t_i+1瞬时，振动幅度达到的最大偏离值A_i+1；经过j个周期后，读出时间值t_i+j，及在t_i+j瞬时，振动幅度达到的最大偏离值A_i+j，计算出缆绳的衰减系数阻尼比周期根据计算出的衰减系数、阻尼比、周期，推算出缆绳的阻尼缆绳固有频率根据ω＝2πf，计算出缆绳的角频率根据k₁＝ω²m，计算出缆绳的拉压刚度其中，m为试验块a或试验块b的质量。

5.根据权利要求2所述模拟微重力环境的缆绳振动特征参数地面测量方法，其特征在于，根据所述角度时间历程曲线方程，读出时间值t_i，及在t_i瞬时，扭转角度达到的最大偏离值A_i；经过1个周期后，读出时间值t_i+1，及在t_i+1瞬时，扭转角度达到的最大偏离值A_i+1；经过j个周期后，读出时间值t_i+j，及在t_i+j瞬时，扭转角度达到的最大偏离值A_i+j，计算出缆绳的衰减系数阻尼比周期根据计算出的衰减系数、阻尼比、周期，推算出缆绳的阻尼缆绳的固有频率根据ω＝2πf，计算出缆绳的角频率根据k₂＝ω²J，计算出缆绳的扭弯刚度其中，J为试验块a或试验块b绕轴的转动惯量。