[发明专利]一种模型倾角测量装置的校准装置及其校准方法

权利要求书

1.模型倾角测量装置的校准装置，其特征在于，所述的校准装置包括地面校准装置和模型校准装置；所述的地面校准装置为固定在地面的地面测试平台；所述的模型校准装置为安装在试验模型内腔的模型测试平台（5）；

所述的地面测试平台包括固定在地面的隔振安装支座，安装在隔振安装支座上表面的安装平台（1），安装平台（1）上设置有卡槽，多齿分度台（2）的支座装卡在卡槽内，多齿分度台（2）的测试平台（3）的水平面上开有与模型倾角测量装置（4）的底板的安装孔相匹配的若干个螺钉孔，在进行石英倾角仪校准时，将模型倾角测量装置安装在测试平台（3）的水平面上；多齿分度台（2）外接程控系统；其中，安装平台（1）平面度偏差＜0.01/1000，扭曲＜0.01/1000，具有水平调节能力；多齿分度台（2）的最小分度值为0.5°；测试平台（3）水平面的精度等级为I级，平面度误差＜10μm；测试平台（3）水平面与多齿分度台（2）主轴径向平面的垂直度＜1′；

所述的模型测试平台（5）为圆筒结构，圆筒的上方和后端开口，圆筒的前端封闭；圆筒的前端设置有安装孔（6），安装螺钉（7）通过安装孔（6）将模型测试平台（5）固定在试验模型内腔；在圆筒的内壁，底部上表面设置有水平的安装平面，安装平面上开有与模型倾角测量装置（4）的底板的安装孔相匹配的若干个模型倾角测量装置安装孔（8），在进行石英倾角仪的滤波截至频率和振动传感器的带通截至频率校准时，将模型倾角测量装置安装在模型测试平台（5）的安装平面上；圆筒的上方筒壁开口的位置，设置有两个平行的俯仰角滚转角测量平面（9）。

2.模型倾角测量装置的校准方法，其特征在于，所述的模型倾角测量装置的校准方法基于权利要求1所述的模型倾角测量装置的校准装置，所述的模型倾角测量装置的校准方法的校准对象为模型倾角测量装置（4），模型倾角测量装置（4）集成有石英倾角仪和振动传感器；校准过程中模型倾角测量装置（4）通过RS-422通讯协议与计算机进行数据交换；

石英倾角仪校准方法包括以下步骤：

a1．安装平台（1）的调平；手动调节位于隔振安装支座下方的四个角位置处的高度调节器，确保安装平台（1）的上表面处于水平状态；

a2．测试平台（3）的水平面调平；测量测试平台（3）的水平面角度，启动程控系统，通过多齿分度台（2）将测试平台（3）的水平面角度调整到0°并标记为零位；

a3．安装模型倾角测量装置（4）；通过螺钉将模型倾角测量装置（4）固定安装在测试平台（3）的水平面上；

a4．模型倾角测量装置（4）的石英倾角仪的校准；在模型倾角测量装置（4）的量程范围内，设置阶梯角度序列；通过程控系统按照阶梯角度序列依次改变测试平台（3）的转动角度，计算机记录模型倾角测量装置（4）的石英倾角仪输出数据，采用最小二乘法拟合获得石英倾角仪的校准公式：

式中：g_i为攻角角度值，rad；

data8_i为与g_i呈一一对应关系的石英倾角仪输出值，V；

为零阶系数；

为一阶系数；

为二阶系数；

a5.将模型倾角测量装置（4）的石英倾角仪的校准公式系数由计算机通过RS-422通讯协议写入模型倾角测量装置（4）中；

石英倾角仪的滤波截至频率和振动传感器的带通截至频率校准方法包括以下步骤：

b1.安装模型测试平台（5）；安装螺钉（7）穿过安装孔（6），拧入试验模型内腔设置的螺钉孔，将模型测试平台（5）固定安装在试验模型内腔；

b2.调平模型测试平台（5）；测量俯仰角滚转角测量平面（9）的滚转角度，调平俯仰角滚转角测量平面（9），拧紧安装螺钉（7），确保模型测试平台（5）的滚转角度小于1′；

b3.安装模型倾角测量装置（4）；在模型倾角测量装置安装孔（8）上拧紧螺钉，将模型倾角测量装置（4）安装在模型测试平台（5）上；

b4.进行试验模型的振动频率校准；使用橡皮锤敲击模型，计算机采集模型倾角测量装置（4）振动数据，采用频谱分析算法获得试验模型的一阶振动频率f₁和二阶振动频率f₂；

b5.设定模型倾角测量装置（4）的滤波参数值；滤波参数值下限值f_down=f₁-f_a，滤波参数值上限值f_up=f₂+f_b，f_a和f_b为手动设定值，f_a和f_b的取值范围为5 Hz～10Hz；

b6.取石英倾角仪的滤波截至频率为f_down，将石英倾角仪的滤波截至频率f_down通过RS-422通讯协议写入模型倾角测量装置（4）；

b7.取振动传感器的带通截至频率为f_down、f_up，通过RS-422通讯协议写入模型倾角测量装置（4）；

b8.试验模型俯仰角度与模型倾角测量装置（4）俯仰角度的偏差校测；通过风洞支撑机构调节试验模型的俯仰角至零度，此时以俯仰角滚转角测量平面（9）为测量基准，采用高精度水平仪获得模型测试平台（5）的俯仰角度α_M0，同时通过计算机采集获得模型倾角测量装置（4）的俯仰角度α_A0，由此获得试验模型俯仰角度与模型倾角测量装置（4）俯仰角度的偏差值Δα₀=α_M0-α_A0；

b9.试验模型俯仰角度与模型倾角测量装置（4）俯仰角度的偏差值Δα₀通过RS-422通讯协议写入模型倾角测量装置（4）。

3.根据权利要求2所述的模型倾角测量装置的校准方法，其特征在于，所述的阶梯角度序列的阶梯角度数为5个~11个。