[发明专利]一种基于加速度信号近似熵的风洞试验天平的评估方法

摘要

一种基于加速度信号近似熵的风洞试验天平的评估方法，其做法主要是，在飞行器模型顶端内壁、模型框架和天平上分别安装模型、框架、天平三向加速度传感器，对三个传感器测出的各向加速度信号进行傅里叶变换得到频谱信号，进而计算出0～300Hz内六个频带的近似熵特征值，再分别计算模型、框架同向加速度信号的近似熵特征值的差值，以及模型与天平同向加速度信号的近似熵特征值的差值；当各向的这两种加速度近似熵特征值的差值均在规定范围内时，评估结果判定天平的测试数据可信，否则判定不可信。从而保证风洞试验时通过天平测出的模型的力学数据准确、可靠；为航空航天飞行器提供更准确、可靠的试验数据。

主权项

一种基于加速度信号近似熵的风洞试验天平的评估方法,其步骤如下：A、试验前，在飞行器模型(1)的顶端内壁、模型框架(2)和天平(3)上分别安装模型三向加速度传感器（1a）、框架三向加速度传感器（2a）和天平三向加速度传感器（3a），模型三向加速度传感器（1a）、框架三向加速度传感器（2a）和天平三向加速度传感器（3a）的信号输出端均与信号调理仪相连；信号调理仪还通过数据采集设备与计算机相连；B、模拟实际工况，对飞行器模型进行风洞试验；试验的同时，模型三向加速度传感器（1a）、框架三向加速度传感器（2a）和天平三向加速度传感器（3a）将各自测出的加速度信号f^pv(t)以采样频率L通过信号调理仪送入计算机；其中p=1，2，3，分别表示模型三向加速度传感器（1a）、框架三向加速度传感器（2a）和天平三向加速度传感器（3a）上采集的加速度信号，v=X,Y,Z分别表示三向加速度传感器在X、Y、Z方向上采集到的加速度信号，t=1,2,3,…,N,代表信号f^pv(t)的采样点的序列数,N为总采样点数；C、计算机通过傅里叶变换将每路加速度信号f^pv(t)变换成频谱信号φ^pv(ω)；其中ω=1,2,…,L/2为频率；并将每路频谱信号φ^pv(ω)在0～300Hz频率段均分成六个频带，提取频谱信号φ^pv(ω)在频带i的加速度信号的近似熵特征值i=1,2,…,6，i为频带的序号；D、将由模型三向加速度传感器（1a）得到的X、Y、Z方向上的加速度信号在频带i的近似熵特征值与由框架三向加速度传感器（2a）得到的X、Y、Z方向上在频带i的加速度信号的近似熵特征值分别按下式计算得到X、Y、Z方向上在频带i的模型加速度与框架加速度的相对差值$s_i^{(1-2)v}=\frac{|e_i^{1v}-e_i^{2v}|}{e_i^{1v}}\×100\%,$式中|·|表示求绝对值；将由模型三向加速度传感器（1a）得到的X、Y、Z方向上的加速度信号在频带i的近似熵特征值与由天平三向加速度传感器（3a）得到的X、Y、Z方向上在频带i的加速度信号的近似熵特征值分别按下式计算得到X、Y、Z方向上在频带i的模型加速度与天平加速度的相对差值$s_i^{(1-3)v}=\frac{|e_i^{1v}-e_i^{3v}|}{e_i^{1v}}\×100\%;$E、若X、Y、Z方向上在频带i的模型加速度与框架加速度的相对差值中的最大值小于5%，且X、Y、Z方向上在频带i的模型加速度与天平加速度的相对差值中的最大值小于10%，则判定所有的气动力和力矩从试验模型通过模型框架传递到天平的误差在允许范围内，风洞试验的天平测试数据可信；否则，判定气动力和力矩从试验模型通过模型框架传递到天平的误差超出允许范围，风洞试验的天平测试数据不可信。