应变电桥选择方法在飞行载荷测量中的应用

随着飞机结构的日益复杂,应变电桥选择在飞行载荷应变电桥测量方法中亦越来越重要,直接关系着载荷测量的精度。本文基于MT应变电桥选择方法,给出MT公式中各参数的详细表达式以及具体的物理或数学意义,并对所得载荷方程进行F检验,最后将之应用于某具有较复杂机翼的根部载荷测量。结果表明:该方法可以获得具有可接受精度的弯矩和扭矩载荷方程,由于缺乏足够的剪力应变电桥,剪力载荷方程的误差较大;三者应变电桥之间有耦合的效应。

基于结构分区与应变电桥解耦的支柱式主起落架载荷测量

为解决应变法测量支柱式主起落架载荷中的低灵敏度、高耦合度和强非线性等问题,提出了结构分区解耦和应变电桥解耦设计方法。在集中传力的轮轴和活塞杆上优选出不同等效分量载荷作用下的结构变形有效部位,并在对应部位优化布置了弯矩-剪力-扭矩应变电桥阵列,通过某型飞机起落架综合加载校准,得到了简洁可靠的支柱式主起落架载荷测量模型。载荷校准试验表明:轮轴上剪力电桥对垂向载荷的响应灵敏度相比支柱上拉压电桥对垂向载荷的响应灵敏度提高约60%,并与压缩行程变化无关。在该型机着陆试验中,利用所提载荷测量模型和飞行数据计算得到了满足工程精度要求的主起落架着陆载荷和缓冲器功量吸收结果。

飞机结构载荷测量应变电桥热输出修正方法

针对近年来在飞机结构载荷测量飞行试验过程中发现的结构温度对载荷测量结果影响的问题,在分析载荷测量应变电桥热输出产生的原因和机理基础上,提出一种基于多项式拟合的应变电桥热输出分析和修正方法。通过地面温度试验验证了该方法的有效性,并利用该方法对多型飞机结构载荷飞行试验实测结果进行修正,取得了良好的修正效果,有效地提高了载荷测量的精准度。研究成果为飞机结构载荷测量应变电桥热输出修正提供了适用的理论依据和工程方法,对飞机结构载荷飞行试验验证起到了重要的支撑作用。

基于虚拟仪器的应变电桥电子秤设计

设计了基于虚拟仪器技术的新型电子秤测试系统。该系统采用虚拟仪器语言LabVIEW语言设计,能够实现对物体重量的精密测量并能实现测试数据的自动采集、保存、处理。该电子秤的优点是结构简单,精密精确,经曲线拟合后能够获得理想与实际关系曲线,并具有超限报警功能。

MIV算法选取应变电桥在载荷建模中的应用

应变电桥法是飞机飞行载荷测量的一种重要方法,其测量精度与应变电桥的选择有直接的关系。基于载荷测量基本理论,提出利用MIV算法选取应变电桥,对比分析了不同电桥组合下的载荷方程及其误差,并给出了检验工况下的检验误差。结果表明:随着应变电桥个数的减少,检验误差呈先减少然后平缓变化,最后增大的趋势;基于MIV算法获得的弯矩和剪力载荷测量精度均在可接受范围内。

应变电桥调制平衡技术

介绍了应变电桥调制平衡技术,并从理论上和数学上论证这种技术是可行的。同时介绍了一个应用实例,给出了实验数据,说明其非线性误差较小。

基于应变电桥与CS1237的高精度电子秤设计

随着传感器技术、材料、高分辨率模数转换器集成电路的发展,电子衡器种类日趋多样化,向着快响应、高精度、高性价比、多功能、多场景方向发展。本文基于YZC-133型电阻应变电桥式压力传感器与高分辨率模数转换器CS1237芯片设计并制作了一款高精度、多功能的电子秤系统,称重量程为10Kg且最大误差小于2g。系统中选择了STC8单片机作为主控,辅助以矩阵键盘和字符液晶进行人机交互,实现了称重、计价、去皮、校准、串口通信等实用功能,可对接厨房秤、超市称、餐厅称等应用场景。

复合材料垂尾受热应变激增问题分析

为了解决复合材料垂尾在无机动时应变电桥出现应变激增的问题,本文建立了一种采用应变法测量复合材料翼面结构飞行载荷的物理模型,并进行定性验证试验。理论分析和试验结果表明,垂尾单侧翼面受热时,2个弯矩电桥应变急剧变大(应变值分别为175.24和254.15),而2个剪力电桥的变化很小(应变值分别为13.52和3.83),其根本原因是由于复合材料的各向异性,而热导率和组成电桥的两个应变片之间的距离放大了这种热应变。这为后续采用应变法测量热环境下飞机复合材料的载荷提供了一定的理论依据。

一种新颖的电阻应变式两线制称重变送器设计

针对常用的电阻应变电桥式称重传感器输出电压信号变化极为微小(若干毫伏)、零位误差较大(与输出变化量相当,甚至大于输出电压变化量),不便于转换和传输的问题,为了将电阻应变电桥式称重传感器信号转换为两线制4~20m A电流信号进行输出,采用基于仪表放大器AD627和电流转换器XTR105的模拟电路转换方案,对信号进行放大、零位偏差补偿。通过V/I转换器,把电压信号转换成电流输出信号,有利于长距离传输。详细介绍了变送器的工作原理和硬件电路设计。通过测试实验验证了变送器的测量特性。

应变靶式流量计的原理及设计

本文介绍了一种基于应变电桥的靶式流量计的原理,它是利用应变片电桥来测量流量计靶杆受到液体的冲击力以达到测量液体流量的目的。其中开方电路将电桥输出电压与流量之间非线性转换成一次线性关系。最后ICL7106将应变电桥的输出电压进行A/D转换,从而实现模拟量到数字量的转换,将转换结果通过LCD显示。

应变法载荷校准在飞艇尾翼的应用研究

针对大型化半硬式飞艇载荷计算精度不高的问题,提出了应变电桥载荷校准在飞艇柔性特征结构的应用方法,得到了以电桥应变为函数的载荷方程,可计算飞艇飞行时的载荷。以飞艇尾翼为研究对象,对应变电桥载荷校准方法在飞艇的应用进行分析,开展了尾翼载荷地面校准试验,使用线性回归求解方法构建了尾翼弯矩、剪力和扭矩的载荷方程。结果表明所构建的载荷方程可适用于工程应用,且可为飞艇飞行载荷计算分析提供借鉴和参考。

变压心飞行载荷校准试验方法研究

校准试验是应变电桥法测量飞行载荷的关键环节。为模拟真实飞行时气动载荷压心随飞机机动而连续变化的特性,提出一种可变压心的载荷校准试验方法,对全机平衡和约束载荷进行计算分析,利用多点协调加载系统应用于某型飞机的机翼载荷校准试验。使用变压心加载工况对载荷模型进行验证,明确压心变化引起的误差,通过调整建模工况的压心分布对模型进行优化,机翼根剖面弯矩载荷模型适用范围为17%~90%,模型精度由5.54%提高到2.36%。优化后的载荷模型测得的纵向机动飞行载荷左、右机翼对称,压心变化在验证范围内,测量结果合理可靠。

复合材料翼面结构载荷测量及温度修正技术研究

为修正飞行载荷测量时复合材料结构受湿热环境影响作用,提高载荷测量的精准度,开展复合材料翼面结构载荷测量的修正技术研究。首先,综合考虑湿热环境变化引起的作用,通过分析正交各向异性复合材料的本构模型,建立复合材料湿热力环境应变分离方法。进行碳纤维复合材料平尾盒段温度-载荷试验研究,得到不同应变改装方案下电桥热输出规律以及应变电桥响应系数随温度变化规律。针对飞行试验条件,给出复合材料翼面结构载荷测量受温度影响的定量分析结果及其修正方法,并建立载荷修正方程。结果表明,所构建的修正方法,可明显提高载荷测量精准度。

一种机器人谐波减速器内嵌扭矩传感器的研制

针对模块化可重构机器人对关节扭矩测量的需求,研制了一种内嵌于谐波减速器的扭矩传感器。基于二阶纹波模型,对谐波减速器的柔轮进行了应力应变分析。提出了一种基于矢量抵消原理的扭矩传感器设计方法,设计了一种基于三矢量抵消的扭矩传感器,使一、二阶纹波及更多阶纹波甚至所有其他高阶纹波都通过矢量叠加而抵消,且通过使用冗余应变片提高测量精度。分析了系统的输出与扭矩的关系,并进行了传感器误差分析。研制了扭矩传感器物理样机和测试平台,并进行了加载测试,结果表明,研制的扭矩传感器具有较高的灵敏度和精度,精度与波发生器的转动有相关性。

一种可用于飞行载荷测量的改进遗传算法

应变电桥选择直接决定着飞行载荷测量的精度。通过消除不相关应变电桥,给出了一种适用于飞行载荷测量应变电桥选择的改进遗传算法。通过和穷尽搜索法及传统遗传算法的比较,分析了该改进遗传算法的性能,并将该算法应用于某起落架载荷测量。结果表明:该改进遗传算法可获得具有可接受精度及较小不相关性的高质量载荷方程。

车辆扭矩与转速测试系统

扭矩和转速是检验各类动力机械传动系统是否达到设计标准的重要指标。采用应变电桥法和光电检测法设计了扭矩和转速传感器,详细介绍了基本结构与测量原理。利用嵌入式微处理器LPC2148与无线收发器nRF24L01设计的数据传输系统,实现了扭矩和转速数据的实时采集和传输,工作稳定可靠。在扭矩实验平台上对扭矩参数进行了校准和准确度测试,测量的相对误差小于0.26%;在实车测试中,对特定转速的车况进行了扭矩的测量,并给出了实验结果。

滚筒式采煤机扭矩与转速的测量研究

为了测量滚筒式采煤机的瞬态输出扭矩和转速,采用在机械传动轴上安装应变片的方法设计了扭矩测量电路,利用光源通过固定在传动轴上齿轮盘的检测方法设计了转速测量电路,并介绍了基本结构与测量原理。利用嵌入式微处理器与无线通信模块设计的数据传输系统,实现了扭矩和转速数据的实时采集、传输和动态显示。

基于STM32和HX710A的高精度电子秤

为了实现高精度电子称重,采用电阻应变片组成应变电桥作为称重传感器,利用24位A/D转换芯片HX710A采集数据,采用精密稳压源TL431为A/D提供参考电压,利用STM32F103单片机处理数据,通过键盘和液晶实现人机交互,设计了一款高精度电子秤。文章给出了详细硬件电路设计以及软件程序流程,并进行了实际制作和测试。结果表明该电子杆称重范围为5~500 g,称重误差≤0.5 g,具有设置单价和累加金额功能,以及去皮和计数功能。

模拟电子秤

用“金属箔式应变片”传感器完成“模拟电子秤”的实验,扩展学生的视野,应用性强,有利于提高学生综合实验能力.

静压式测深仪

在海洋调查和水产养殖中，需经常探测水深。水深在十米以内的，可用长杆、重锤探测；百米以内的可用附绞车的重锤探测，但须进行角度修正；百米以上的深水探测，可用回声测深仪等。