脉冲风洞天平基础动力特征的简化计算方法

为了研究脉冲风洞天平基础在脉冲气动荷载作用下的动力响应特征,以某脉冲风洞为例,选择某典型气动荷载作用形式,建立了脉冲风洞天平基础在气动荷载作用下竖直方向、水平方向位移以及回转角度等动力特征的简化计算方法,并采用数值模拟的方法验证其可靠性.研究结果表明:天平基础在典型气动荷载作用下,竖直向最大振幅0.00175 mm,频率7.94 Hz,水平向最大振幅0.00283 mm,频率7.94 Hz,回转角度最大振幅0.00034°,频率7.94 Hz,典型气动荷载对天平基础振动影响较小,也未产生共振现象;基础振动最大振幅随气动荷载增大而增大,基础振动频率随气动荷载频率增大而增大;在气动荷载不变的条件下,基础振动的最大振幅与频率随尺寸的变大而变小,基础振动的最大振幅也随地基土性质的增强而减小,但地基土性质的变化对基础振动频率无影响.

汽车风洞天平设计与校准方法研究

通过对汽车风洞天平的工作原理、系统组成、机械结构和静态校准等内容的系统研究,明确了汽车风洞天平的规范化设计流程。以气动载荷、测量准度和重复性精度作为天平设计基本条件,应用理论分析方法计算了各测量单元的最大载荷并依据相关结果选择合适的传感器型号。应用PYTHON软件编写了数据处理程序,对比分析了静态校准二次干扰项对试验结果的影响。基于ANSYS软件对弹性连杆的结构特性和机械解耦效果开展有限元仿真分析,确定了满足天平机械解耦需求的连杆结构形式。本文研究结果为汽车风洞天平建设工作奠定了技术基础。

电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响分析

为探究振荡电路中电容对石英晶体微天平质量灵敏度的影响,提出了振荡电路的等效电路模型阻抗分析方法。首先,建立等效电路模型,分析阻抗与频率关系,揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系;其次,进行多物理场耦合仿真实验,探究了电容容值对其质量灵敏度的影响规律;最后,搭建实验系统平台,开展了质量灵敏度实验。结果表明,并联电容对其质量灵敏度影响较小;串联1.01 pF电容其质量灵敏度提升8.01×10^(-2)Hz/ng,串联15.84 pF电容其质量灵敏度提升1.49×10^(-2)Hz/ng。该结论有助于更好地理解电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响,为该类传感器便携化、微型化设计提供有力支持。

基于现代试验设计的风洞天平校准方法

风洞天平的校准精度直接决定了风洞试验的气动载荷测量精度,为了提升天平校准的质量和效率,以BCS-100天平校准系统为研究对象,基于现代试验设计方法(modern design of experiments,MDOE)开展了风洞天平校准研究。针对单因子变量法(one factor at a time,OFAT)天平校准中存在系统误差与响应量耦合的问题,采用MDOE的随机、重复和分块策略控制校准的系统误差,并选定响应面理论的中心复合设计方法生成校准矩阵。校准矩阵共计86个样本点,包括64个分级因子点、12个轴向因子点和10个中心因子点,其中所有样本点的加载顺序做随机化处理,并作为一个样本块在短时间内集中完成加载,中心因子点则用于满足重复原则。最后开展了OFAT和MDOE的对比校准,拟合载荷的残差正态概率分布显示MDOE校准中横侧向分量的样本点独立性更强,样本点残差最高可降低84%;检验载荷显示MDOE和OFAT两种方法中天平所有分量的综合加载重复性持平,MDOE校准中横侧向分量的综合加载误差最高可降低54%。研究表明MDOE能够有效降低校准的系统误差,提升横侧向小量的预测能力。

低速风洞应变天平通道极性判断方法

为提高低速风洞应变天平工作效率,提出一种直接单分量加载判断天平通道极性的方法。通过对单分量加载结果进行估计,筛选不同通道极性组合时的天平计算结果。实验结果表明:该方法能快速、有效地判断天平通道极性,并且不依靠经验,支持自动化程序化运行;对加载精度要求较低,容易满足实用要求。

兴安灵渠大、小天平坝腰铁考证

笔者通过对腰铁工艺的兴起和发展历史的探究,并结合对灵渠大、小天平坝进行考古调查时观察了解到的地层堆积状况以及历代灵渠兴修扩建的文献记录,经过综合分析,初步了解了明清时期修缮灵渠的技术特点,确定灵渠大、小天平坝上采集的腰铁锭的年代问题以及施工工艺,有助于深化学界对灵渠的石材修建技术特点、广西和西南地区古建筑和水利工程技术发展史以及灵渠稳固、沟通西南边陲的历史作用的研究,对灵渠的人文、历史、科研价值进行了更深层次的挖掘。

一种基于石英晶体微天平倍频相移信号的呼吸频率监测系统

对人体呼吸频率实时连续的监测具有重要的医学诊断价值,本研究以基频10 MHz压电石英晶体为呼吸监测传感元件,采用直接数字频率合成器(DDS)合成频率源在5倍频下激励压电石英体,实时连续测定呼吸气流下的压电石英晶体相移变化信号。由于高倍频下压电石英体对表面水分子吸附聚集过程具有高灵敏的质量响应,因此石英体表面不需厚膜修饰,直接采用金属电极(银电极)的石英体,成功实现了对呼吸频率的连续监测。与传统的频移法相比,该方法信号采样速度快,可低至0.05 s/点,无论对慢呼吸还是急促呼吸都可以实现准确监测。石英晶体微天平相移呼吸检测系统不仅能够满足连续呼吸监测的要求,还可以为人体呼吸监测提供呼吸频率、呼吸强弱,呼吸紊乱度等呼吸特征信息。

六维压电风洞盒式天平研究

风洞试验是气动力载荷的精确测量手段。针对风洞试验中高频多维气动力的测量特点,采用压电测量元件,开发了一种适用于风洞试验中高频六维气动力测量的盒式天平。根据力与力矩平衡关系建立了输入与输出之间的理论输出模型,通过力传递关系及有限元仿真对气动热作用下天平被动输出进行了分析,并通过标定试验获得了天平性能指标。结果表明,该盒式天平在结构和材料上可抵抗测试过程中的温变干扰,温变影响系数小于0.5%,线性度和重复性误差分别低于0.4%和0.5%,最大相间干扰解耦后低于1.5%,三向一阶固有频率皆高于3000Hz,具有高固有频率、高精度的优良性能。

基于振荡天平原理的矿工个体粉尘连续监测仪的研制

煤矿粉尘质量浓度精准测量是粉尘有效控制的重要前提。传统离线滤膜采样称重法测量周期长、操作繁琐,直读式光吸收/散射测量方法易受环境条件和粉尘性质影响。鉴于此,自主开发了基于振荡天平原理的矿工个体粉尘连续监测仪。通过有限元仿真探讨了振荡元件不同特性对振荡系统响应频率及质量灵敏度的影响,并采用最优梯度优化算法设计了振荡元件材料与形状,制造了一种具有高稳定弹性模量的振荡管,其频率温度系数为3×10^(-5)Hz/℃,受温度影响极小,保证了振荡频率在外界环境温度条件变化时的精确测量。开发了振荡天平质量传感器,设计了数字化自激振荡闭环控制电路,实现了谐振频率的自动控制以及实时输出,传感器质量灵敏度约为1 mg/Hz,质量检测限约为2μg。最终,通过集成呼吸性粉尘采样头、总尘采样头、伴热管、质量传感器、气泵、流量控制与温湿度/压力传感器等部件,研制了国内首款基于振荡天平原理的矿工个体粉尘连续监测仪,粉尘平均质量浓度检测限为0.035 mg/m^(3)。该仪器能够连续提供监测信息,包括当前时刻总尘或呼吸性粉尘质量浓度及当日累积职业接触暴露浓度。该仪器已在某煤矿现场应用,与传统滤膜采样称重法同步对比,2者相对误差仅为5%,表明该仪器可以实现煤矿粉尘质量浓度的快速精确测量,有望替代离线滤膜采样称重法和直读式光学测尘仪。

压电杆式天平六维力测量研究

风洞测力天平是飞行器气动力研究的重要设备。针对某些风洞实验中飞行器模型内腔空间有限、高动态测量的现实需求,提出了单晶片面域划分多区域测量的压电式多维力测量方法。计算了六维力下石英晶片感应电荷密度分布,由此划分晶片面域,得到六维力解耦公式,并使用COMSOL软件对压电晶片施加力/力矩,仿真晶片感应电荷分布,验证理论模型的正确性。开发压电杆式天平及其标定装置,对压电杆式天平进行静动态标定试验,天平非线性误差不超过1.31%,重复性误差不超过1.00%,固有频率高于2 700 Hz,验证了在天平安装空间狭小情况下,使用压电晶片分区面域测量高频六维动态力的可行性。

探析计量检测中天平砝码检定误差

天平砝码检定误差主要是指天平砝码在被检定前后的误差,是天平砝码检定误差中最常见的一种。如何减少天平砝码检定误差,一直都是计量检测工作人员不断探索的问题。本文将通过对天平砝码检定误差产生原因进行分析,并结合相关标准对其检定方法进行探讨,以期对降低天平砝码检定误差有所帮助。

旋转轴天平高精度数据采集及无线传输系统的设计

针对当前风洞试验中旋转轴天平数据采集系统存在的由于精度要求高导致体积较大、只能使用导线和滑环的方式将信号向外引出传输带来的接触电阻变化进而影响精度的问题,文章设计了一种可安装在旋转轴上能实现高精度数据采集、信号对外无线传输并采用无线供电的小体积信号处理系统,实现了对6路差分应变信号(每路应变信号电压范围为mV级)的高精度采集处理及无线传输,精度优于0.05%,较好地满足了系统设计要求。

对计量检测中天平砝码检定误差原因与控制的思考

天平砝码检定误差,对计量检测结果的准确性具有重大影响。在各类精密的测量、实验和生产中,微小的误差都可能带来重大的结果偏差,更何况砝码作为计量的基础,其检定误差更会被无限放大。因此,必须对天平砝码检定误差有深刻的认识,严肃对待,采取各种手段检查和减小误差,以保证计量检测的科学性和可靠性。因此,需要持续推动天平砝码检定技术的研究和发展,努力提高天平砝码的检定精度,不断减小天平砝码检定的误差。

温度梯度对天平轴向力测量精度影响分析

应变天平作为风洞试验的测量元件,保证天平的测量精度是相关领域的研究重点。但在连续式风洞中,由于风洞运行时间长及马赫数连续变换,天平体的温度会出现分布不均匀的情况,产生温度梯度。这种温度梯度对天平轴向力测量精度的影响尤为明显。为探究在连续式风洞中温度梯度对天平轴向力应变输出的影响,根据实际工况,总结出3种温度加载情况,利用ANSYS Workbench对80A天平进行热-固耦合分析。研究结果表明:在不考虑后支杆热传导的情况下,温度梯度基点的温度越高,温度输入越快,天平体的温度分布越不均匀,温度梯度越大,轴向力应变输出越大;在考虑后支杆热传导的情况下,天平体的温度分布相对均匀,温度梯度较小,轴向力热应变输出较小。

论影响机械天平灵敏度的因素及其调修

在机械天平的实际操作过程中,天平的灵敏度对测量结果有着一定的影响。天平的空载和全载灵敏度在实际使用中出现不一致的现象时,就必须对天平的灵敏度进行调修。本文主要分析了影响天平灵敏度的三大因素,并对天平灵敏度出现过高、过底、吃线、离线等问题时应该如何调修进行了详细阐述。通过调修使得天平的灵敏度符合规定要求,以确保该天平的测量数据准确可靠。

两种方法测量电子天平示值误差的比较研究

示值误差是评价电子天平准确度的重要计量特性。本工作对现行的电子天平校准规范JJF1847-2020中介绍的两种示值误差测量方法进行了比较研究。结果表明,方法一具有可操作性强、结果稳定性好的优点,适用于市面上常见的分析天平、精密天平和微量天平等的示值误差测量。此外,对于可读性较高的大量程精密天平,采用方法二也能够得到准确可靠的示值误差测量结果。

基于膜法除湿技术的振荡天平干燥管设计

大气颗粒物测量的难点在于湿度控制,通过在振荡天平法大气颗粒物连续监测系统中应用膜法除湿技术,将高湿气溶胶中水分与干燥气体互换,在不损坏颗粒物原有部分的基础上获得长期稳定湿度。通过设计振荡天平干燥管,并搭建测试系统对其进行效果测试,且与对标热电干燥管进行对比实验,结果表明该气体干燥管可很好地实现对大气颗粒物湿度进行控制,比热电干燥管除湿效果更优,可应用于振荡天平法大气颗粒物连续自动监测系统中,使大气颗粒物测量精准度得到提高。

电子天平检定的影响因素分析及其示值误差测量的不确定度评定

电子天平作为一种便捷灵敏、高精准度的精密仪器,是量值传递的重要计量器具之一,其计量性能的准确性对测量结果起着关键作用。该文结合国家发布实施的JJG 1036—2022《电子天平检定规程》和JJF 1059.1—2012《测量结果不确定度评定与表示》,探索影响电子天平检定的各种因素,分析电子天平计量检定结果中示值误差测量结果不确定度分量的主要来源,给出电子天平示值误差的不确定度评定。

弹性铰链对汽车风洞天平解耦性能的影响研究

为明确汽车风洞六分量天平机械解耦性能对测力试验结果的影响,本文开展了针对汽车风洞天平简化模型的弹性铰链解耦性能仿真研究。该天平简化模型由浮动框、弹性连杆、弹性铰链、传感器以及固定框组合而成,将无弹性铰链与其他五种不同型式弹性铰链的仿真结果进行对比研究,结果表明,使用弹性铰链能够大大的降低天平系统中的维间干扰,并且在五种弹性铰链中,单十字梁圆型铰链的综合解耦效果最好。接着对单十字梁圆型弹性铰链的两个特征尺寸开展具体的研究,研究发现,单十字梁圆型弹性铰链的支撑片高度和厚度是影响天平机械解耦性能的重要参数。

润湿天平测试基本原理及相关标准判定解读

润湿天平测试可以定量评估电子元器件及PCB的可焊性,越来越多的客户要求实验室采用此方法测试样品的焊锡能力,但部分润湿天平相关测试标准的判定存在一定的不合理之处。首先,从理论角度结合杨氏方程介绍了理论润湿力计算依据,并详细地介绍了润湿曲线的物理含义;然后,整理了几种润湿天平测试标准的判定要求,指出了EIA/IPC/JEDEC J-STD-002E和IPC J-STD-003C-WAM1&2标准中关于理论润湿力计算过程里忽略不润湿部分对润湿力的影响的错误做法,以及GJB 360B—2009标准中采用参考润湿力评估样品可焊性时的不合理之处并给予了修正建议;最后,提出了其他相关文献的不合理之处。