CN112629638B - 一种三分量光纤天平校准数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三分量光纤天平校准数据处理方法，包括：在三分量光纤天平上安装八支光纤应变计；按照单元校准方法，加载并记录所得输出数据；针对光纤天平的三个分量，组成三支光纤应变计的组合；确定该组组合的载荷与输出对应关系及各分量的校准准度，进而计算出该组组合对应的静态准度；完成所有符合条件的三支光纤应变计组合所对应的静态准度计算；对所有组合对应的静态准度进行排序，选出静态准度最优的组合；在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计，计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较；确定最终光纤天平测量组合。本发明可筛选出性能优异的光纤应变计组合，使得三分量光纤天平校准准度最优。

Description

一种三分量光纤天平校准数据处理方法

技术领域

本发明涉及航空航天测力试验技术领域，尤其涉及一种三分量光纤天平校准数据处理方法。

背景技术

光纤应变计具有灵敏度高、尺寸小、温度不敏感等优点，采用光纤应变计的光纤天平，为风洞气动力测量提供了一种可行途径。越来越多的风洞研究机构开展了基于光纤应变计的光纤天平研究工作。

传统电阻天平需要在应变天平不同位置贴片，四个电阻片组成惠斯通电桥，建立电桥输出与应变天平变形的关系，从而实现载荷测量。而光纤应变计可直接感受应变天平的变形，因此，单支光纤应变计就可建立输出波长、相位等信息与应变天平变形的对应关系。光纤天平使用应变计的数量可明显少于电阻天平。

一般而言，光纤天平安装光纤应变计的数量会超过天平所测分量数，例如三分量光纤天平通常会安装八支光纤应变计，而光纤天平上各个光纤应变计的实际测量性能存在一定差异，或可能出现个别光纤应变计发生损坏，若采用了性能不佳的应变计计算测量结果，则会导致光纤天平整体性能下降，难以获得最优的风洞测力结果。

因此，需要一种方法来确定如何选择合适的光纤应变计组合，以实现光纤天平校准结果最优。

发明内容

本发明的目的是针对上述至少一部分不足之处，提供一种处理方法，通过数据组合校准验算，得到不同光纤应变计组合与天平校准结果的对应关系，从而筛选出最优的光纤应变计组合，实现光纤天平校准结果最优，提高光纤天平测量精度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三分量光纤天平校准数据处理方法，所述三分量光纤天平包括依次设置的模型连接端、第一单柱梁、轴向力元件、第二单柱梁、支杆和支架连接端；

该方法包括如下步骤：

S1、在所述三分量光纤天平上安装八支光纤应变计；其中，四支光纤应变计用于测量轴向力分量，对称设置在所述轴向力元件的测量梁端面，四支光纤应变计用于测量法向力/俯仰力矩分量，其中两支对称设置在所述第一单柱梁侧面，两支对称设置在所述第二单柱梁侧面；

S2、按照单元校准方法，依次完成所述三分量光纤天平三个分量的单分量加载和综合加载，并记录所得输出数据；

S3、针对光纤天平的三个分量，在用于测量轴向力分量的四支光纤应变计中选择一支，在用于测量法向力/俯仰力矩分量的四支光纤应变计中选择两支，且不同时选择设置在所述第一单柱梁侧面或所述第二单柱梁侧面的两支光纤应变计，组成一组三支光纤应变计的组合；

S4、根据步骤S3中选出的三支光纤应变计组合所对应的输出数据，通过隐式天平公式及准度计算公式，确定该组组合的载荷与输出对应关系及各分量的校准准度，进而计算出该组组合对应的静态准度；

S5、重复上述步骤S3和步骤S4，直至完成所有符合条件的三支光纤应变计组合所对应的静态准度计算；

S6、对所有三支光纤应变计组合对应的静态准度进行排序，选出静态准度最优的组合；

S7、在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计，计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较；

S8、若增加一支光纤应变计后构成的新组合之中最优的组合，优于增加前的组合之中最优的组合，则返回步骤S7，否则确定当前最优的组合为最终光纤天平测量组合。

优选地，所述步骤S2中的单元校准方法包括如下步骤：

S2-1、编制加载表，对所述三分量光纤天平施加校准载荷，记录各光纤应变计的输出数据；其中施加校准载荷时，包括进行单分量加载和综合加载；

S2-2、对记录的输出数据进行坏值判别与剔除；其中经坏值剔除后的单分量加载输出数据用于代入隐式天平公式，经坏值剔除后的综合加载输出数据用于计算各分量校准准度及静态准度。

优选地，所述步骤S2-1中，进行单分量加载时，将所述三分量光纤天平的最大校准载荷分成7个以上等间距加载点，进行等阶梯加载与卸载，各重复3次以上，对应记录各光纤应变计的输出波长，取平均值；其中，最大校准载荷为所述三分量光纤天平的设计量程的90％～110％；

进行综合加载时，选取15组检验载荷进行加载，重复3次以上，对应记录各光纤应变计的输出波长，取平均值。

优选地，所述步骤S2-1中，在进行单分量加载之后，综合加载之前，还进行重复加载；

重复加载时，以所述三分量光纤天平各分量设计量程的70％作为一组载荷进行加载，重复7～10次以上；

若重复加载得到的输出波长与对应的单分量加载得到的输出波长存在偏差，且偏差超过预设阈值，则需检修所述三分量光纤天平，并返回步骤S1。

优选地，所述步骤S4中计算组合对应的静态准度时，首先将该组三支光纤应变计组合单分量加载的实际载荷与输出波长代入隐式天平公式，得到该组合的对应关系矩阵；

其次将该组三支光纤应变计组合综合加载的输出波长代入对应关系矩阵，计算加载载荷；

再根据计算所得的加载载荷与综合加载的实际载荷，代入准度计算公式，计算各分量的校准准度；

最后，计算该组合的静态准度，静态准度为三个分量的校准准度的平方根。

优选地，所述步骤S4中，隐式天平公式表达式为：

其中，Y、Mz、X分别表示三分量光纤天平的法向力、俯仰力矩和轴向力载荷，λ_i、λ_j、λ_k分别表示组合中三支光纤应变计的输出波长；

A_3×3表示组合的对应关系矩阵；

计算加载载荷的公式为：

准度计算公式表达式为：

其中，σ表示单分量的校准准度，

表示综合加载的实际载荷，

表示计算所得的加载载荷，N表示加载的总组数，k＝1,...,N，F_max表示检验载荷最大载荷量；

静态准度的计算公式为：

其中，σ_Y、σ_Mz和σ_X分别表示法向力、俯仰力矩和轴向力载荷三个单分量的校准准度。

优选地，所述步骤S6还包括：通过比较不同组合间的静态准度，对用于测量轴向力分量的四支光纤应变计，以及用于测量法向力/俯仰力矩分量的四支光纤应变计的单支性能分别排序。

优选地，所述步骤S7中，按照单支性能顺序，在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计；

计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较时，若加入单支性能排序在先的光纤应变计使得新组合所对应的静态准度变差，则不再考虑加入单支性能排序在后的光纤应变计。

优选地，所述步骤S6还包括选出静态准度次优的组合。

优选地，所述步骤S7中，根据静态准度次优的组合，在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计；

计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较时，若加入次优的组合中的光纤应变计使得新组合所对应的静态准度变差，则不再考虑加入非次优组合的光纤应变计。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种三分量光纤天平校准数据处理方法，该方法对三分量光纤天平上的光纤应变计进行合理分组，从轴向力元件和法向力/俯仰力矩组合元件(即第一单柱梁、第二单柱梁)分别选出一支和两支光纤应变计，且法向力/俯仰力矩组合元件上的两支光纤应变计不在对称位置；通过比较各组三支光纤应变计组合的结果，对光纤应变计组合的性能进行排序；先开展基于三支光纤应变计组合的静态准度的计算，然后在现有最优组合的基础上依次添加光纤应变计进行新组合求解，综合对比不同组合方式的静态准度结果，最终找到最佳组合，使得该光纤天平的校准准度最优。

附图说明

图1是一种三分量光纤天平的立体结构示意图；

图2是一种三分量光纤天平的平面结构示意图；

图3是一种三分量光纤天平上设置光纤应变计贴片示意图；

图4是本发明实施例中一种三分量光纤天平校准数据处理方法步骤示意图；

图5是本发明实施例中不同组合单分量校准准度分布结果图。

图中：11：模型连接端；12：第一单柱梁；13：轴向力元件；14：第二单柱梁；15：支杆；16：支架连接端。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种三分量光纤天平校准数据处理方法，其中，如图1和图2所示，三分量光纤天平包括依次设置的模型连接端11、第一单柱梁12、轴向力元件13、第二单柱梁14、支杆15和支架连接端16。该方法具体包括如下步骤：

S1、在三分量光纤天平上安装八支光纤应变计；其中，四支光纤应变计用于测量轴向力分量，对称设置在轴向力元件13的测量梁端面，四支光纤应变计用于测量法向力/俯仰力矩分量，其中两支对称设置在第一单柱梁12侧面，两支对称设置在第二单柱梁14侧面。第一单柱梁12、第二单柱梁14构成法向力/俯仰力矩组合元件。

为便于区分，可对八支光纤应变计从1至8编号，其设置方式如图3所示，其中编号为1至4的四支光纤应变计用于测量法向力/俯仰力矩分量，编号为5至8的四支光纤应变计用于测量轴向力分量，图3中的数字为光纤应变计编号，括号内的数字表示天平结构对侧的光纤应变计编号，即1号光纤应变计与2号光纤应变计对称设置在第一单柱梁12侧面，4号光纤应变计与3号光纤应变计对称设置在第二单柱梁14侧面，编号为5至8的四支光纤应变计周向对称分布，设置在轴向力元件13的测量梁端面。

S2、按照单元校准方法，依次完成三分量光纤天平三个分量的单分量加载和综合加载，并记录所得输出数据。

通过对天平加载载荷，获取天平输出结果，可建立载荷与输出之间的对应关系。确定对应关系后，即可利用天平输出数据来测量未知的载荷，光纤应变计的性能越好，建立的对应关系越准确，校准后天平的测量结果精度越高。

S3、针对光纤天平的三个分量，在用于测量轴向力分量的四支光纤应变计中选择一支，在用于测量法向力/俯仰力矩分量的四支光纤应变计中选择两支，且不同时选择设置在第一单柱梁12侧面或第二单柱梁14侧面的两支光纤应变计(即，选择用于测量法向力/俯仰力矩分量的两支光纤应变计时，既不同时选对称设置在第一单柱梁12侧面的两支光纤应变计，也不同时选对称设置在第二单柱梁14侧面的两支光纤应变计)，组成一组三支光纤应变计的组合。

如图3所示的光纤应变计安装方式下，不同时选择对称设置的两支光纤应变计，即不同时选择1号光纤应变计和2号光纤应变计，也不同时选择3号光纤应变计和4号光纤应变计，得到三支光纤应变计的组合共有16组，如下表1所示：

表1三支光纤应变计的组合方式

组合编号	光纤应变计编号	组合编号	光纤应变计编号
				1	1-3-5	9	1-3-7
2	1-4-5	10	1-4-7
				3	2-3-5	11	2-3-7
4	2-4-5	12	2-4-7
				5	1-3-6	13	1-3-8
6	1-4-6	14	1-4-8
				7	2-3-6	15	2-3-8
8	2-4-6	16	2-4-8

S4、根据步骤S3中选出的三支光纤应变计组合所对应的、步骤S2中记录的输出数据，通过隐式天平公式及准度计算公式，确定该组三支光纤应变计组合的载荷与输出对应关系，以及各分量的校准准度，进而计算出该组三支光纤应变计组合对应的静态准度。

通过该组三支光纤应变计组合对应的单分量加载的实际载荷与输出数据以及隐式天平公式，可得到实际载荷与光纤应变计输出之间的对应关系，再将该组合对应的综合加载的输出数据代入隐式天平公式，通过隐式天平公式反过来计算加载载荷，利用准度计算公式比较计算所得加载载荷与实际载荷，即可确定该组合单分量的校准准度。综合三个分量校准准度，可得出该组三支光纤应变计组合整体的静态准度。

S5、重复上述步骤S3和步骤S4，直至完成所有符合条件的三支光纤应变计组合所对应的静态准度计算。

如表1所示，三支光纤应变计的组合共有16组，每一组组合均通过上述方式计算得到对应的静态准度。

S6、对所有三支光纤应变计组合对应的静态准度进行排序，选出静态准度最优的组合。

将16组三支光纤应变计组合对应的静态准度进行排序，可选出三支光纤应变计组合中的最优组合。

S7、在当前静态准度最优的组合的基础之上，增加一支光纤应变计，得到新组合，计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较。

若当前静态准度最优的组合是一组三支光纤应变计的组合，则在在最优的三支光纤应变计组合的基础之上，增加一支光纤应变计，构成四支光纤应变计组合，计算所有四支光纤应变计组合(即增加光纤应变计后的新组合)所对应的静态准度并进行排序与比较，选出四支光纤应变计组合之中的最优组合。

若当前静态准度最优的组合是一组四支光纤应变计的组合，则在在最优的四支光纤应变计组合的基础之上，增加一支光纤应变计，构成五支光纤应变计组合，计算所有五支光纤应变计组合(即增加光纤应变计后的新组合)所对应的静态准度并进行排序与比较，选出五支光纤应变计组合之中的最优组合，以此类推。

S8、若增加一支光纤应变计后构成的新组合之中最优的组合，优于增加前的组合之中最优的组合，则返回步骤S7，否则确定当前最优的组合为最终光纤天平测量组合。

比较增加一支光纤应变计后构成的新组合之中最优的组合，与增加前的组合之中最优的组合的静态准度，若增加光纤应变计使得组合的性能更优，如步骤S7中选出的最优四支光纤应变计组合，优于步骤S6中选出的最优三支光纤应变计组合，或者，步骤S7选出的最优五支光纤应变计组合，优于选出的最优四支光纤应变计组合等，则再次执行步骤S7，在当前静态准度最优的一组组合基础上，再增加光纤应变计。

反之，若增加光纤应变计使得组合的性能变差，如步骤S6中选出的最优三支光纤应变计组合的，优于步骤S7中选出的最优四支光纤应变计组合，或者，步骤S7选出的最优四支光纤应变计组合，优于选出的最优五支光纤应变计组合等，则不再加入新的光纤应变计，直接将当前静态准度最优的组合，确定为最终光纤天平测量组合。

本发明提供的三分量光纤天平校准数据处理方法选取光纤应变计中的不同组合，通过数据组合校准验算，可直接得到不同光纤应变计组合与天平校准结果的关系，从而绕过个别性能较差或发生损坏的光纤应变计，筛选出性能最优的光纤应变计组合，实现三分量光纤天平校准结果最优化，提高天平测量精度。此外，通过步骤S6中对所有三支光纤应变计组合对应的静态准度进行排序，还可确定八支光纤应变计中性能最差的组合，能够用于筛选、识别发生损坏或性能较差的光纤应变计，及时发现三分量光纤天平的性能问题。

优选地，步骤S2中的单元校准方法具体包括如下步骤：

S2-1、编制加载表，对三分量光纤天平施加校准载荷，记录各光纤应变计的输出数据；其中施加校准载荷时，包括进行单分量加载和综合加载；

S2-2、对记录的输出数据进行坏值判别与剔除；其中经坏值剔除后的单分量加载输出数据用于代入隐式天平公式，经坏值剔除后的综合加载输出数据用于计算各分量校准准度及静态准度。

进一步地，步骤S2-1中，进行单分量加载时，对每一个分量，将三分量光纤天平的最大校准载荷分成7个以上等间距加载点，进行等阶梯加载与卸载，各重复3次以上，对应记录各光纤应变计的输出波长，取平均值；其中，最大校准载荷为三分量光纤天平的设计量程的90％～110％；

步骤S2-1中，进行综合加载时，选取15组检验载荷进行加载，重复3次以上，对应记录各光纤应变计的输出波长，取平均值。其中，每一组检验载荷的匹配优选尽量模拟三分量光纤天平的工作状态，各分量的最大校准载荷应不小于其设计量程。

优选地，步骤S2-1中，在进行单分量加载之后，综合加载之前，还进行重复加载。进行重复加载时，以三分量光纤天平各分量设计量程的70％作为一组载荷进行加载，重复7～10次以上。进一步地，若重复加载得到的输出波长与对应的单分量加载得到的输出波长存在明显偏差，且偏差超过预设阈值，则可认为天平的工作状态不稳定，输出数据不可信，需检修三分量光纤天平，并返回步骤S1。

优选地，步骤S4中计算一组组合对应的静态准度时，首先将该组三支光纤应变计组合单分量加载的实际载荷与输出波长数据代入隐式天平公式，得到该组合的对应关系矩阵；

其次将该组三支光纤应变计组合综合加载的输出波长数据代入得到的对应关系矩阵，利用隐式天平公式，反过来计算加载载荷；

再根据计算所得的加载载荷与综合加载的实际载荷，代入准度计算公式，计算该组合所对应的各分量的校准准度；

最后，计算该组合的静态准度，静态准度为三个分量的校准准度的平方根。

本发明利用三个分量的准度的平方根作为评判依据，静态准度数值越小，意味着计算所得的加载载荷与实际载荷越接近，测量的性能也越优，通过综合对比不同组合的静态准度结果，最终得到最优组合。

进一步地，步骤S4中，隐式天平公式表达式为：

其中，Y、Mz、X分别表示三分量光纤天平的法向力、俯仰力矩和轴向力载荷，λ_i、λ_j、λ_k分别表示组合中三支光纤应变计的输出波长；

A_3×3表示组合的对应关系矩阵，用于表征该组组合的载荷与输出对应关系。

步骤S4中，计算加载载荷的公式为：

代入组合综合加载的输出波长，可计算加载载荷。

步骤S4中，准度计算公式表达式为：

其中，σ表示单分量的校准准度，

表示综合加载时(该分量的)的实际载荷，

表示计算所得的(该分量的)加载载荷，N表示加载的总组数，k＝1,...,N，F_max表示检验载荷最大载荷量。

步骤S4中，静态准度的计算公式为：

其中，σ_Y、σ_Mz和σ_X分别表示法向力、俯仰力矩和轴向力载荷三个单分量的校准准度。σ_Y、σ_Mz和σ_X通过上述准度计算公式确定。

优选地，步骤S6还包括：通过比较不同组合间的静态准度，对用于测量轴向力分量的四支光纤应变计，以及用于测量法向力/俯仰力矩分量的四支光纤应变计的单支性能分别排序。

通过比较具有两支相同编号、一支不同编号光纤应变计的组合，可对于单支光纤应变计的性能进行排序。例如表1中编号为1的组合对应的三支光纤应变计编号分别为1、3、5，编号为2的组合对应的三支光纤应变计编号分别为1、4、5，通过比较编号为1的组合与编号为2的组合的单分量校准准度，即可得到编号为3的光纤应变计与编号为4的光纤应变计的性能排序。

在一个具体的实施方式中，本发明对如表1所示16组组合进行了计算，得到的不同组合单分量校准准度分布结果如图5所示，进而，通过比较具有两支相同编号、一支不同编号光纤应变计的组合，可得到用于测量轴向力分量的四支光纤应变计，以及用于测量法向力/俯仰力矩分量的四支光纤应变计的单支性能分别排序，如下表2所示：

表2单支性能排序

对单支光纤应变计的性能进行排序，可筛选出发生损坏或性能较差的光纤应变计。

进一步地，步骤S7中，按照单支性能顺序，在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计，即，在增加光纤应变计时，优先增加单支性能更优的光纤应变计。

相应的，计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较时，若加入单支性能排序在先的光纤应变计使得新组合所对应的静态准度变差，则不再考虑加入单支性能排序在后的光纤应变计。当加入性能优异的光纤应变计尚不能使组合的静态准度更优，也就不需再考虑增加性能更差的光纤应变计。

在一个具体的实施方式中，如图5和表2所示，编号为8的三支光纤应变计的组合效果最优，对应的三支光纤应变计编号为2、4、6，同时，由轴向力准度、法向准度和俯仰力矩准度可知，1号光纤应变计和3号光纤应变计对于求解法向力和俯仰力矩分量效果较好，5号光纤应变计对于求解轴向力分量效果也较好，若加入5号光纤应变计，构成2-4-5-6的四支光纤应变计组合，其静态准度低于2-4-6的三支光纤应变计组合，则无需再加入7号、8号光纤应变计。但由于1号、3号光纤应变计与5号光纤应变计不属于同一排序，因此，还需分别计算1号、3号光纤应变计的四支光纤应变计组合(即1-2-4-6、2-3-4-6的四支光纤应变计组合)的静态准度并进行排序。这样的筛选方式能够提高的三分量光纤天平校准数据处理方法计算效率。

优选地，步骤S6还包括选出静态准度次优的组合。

步骤S7中，根据静态准度次优的组合，在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计，即，在增加光纤应变计时，增加静态准度次优的组合中的光纤应变计。

相应的，计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较时，若加入次优的组合中的光纤应变计使得新组合所对应的静态准度变差，则不再考虑加入非次优组合的光纤应变计。

在一个具体的实施方式中，如图5和表2所示，编号为8的三支光纤应变计的组合效果最优，对应的三支光纤应变计编号为2、4、6，同时，次优的三支光纤应变计编号为1、3、6，步骤S7中按照静态准度次优的组合，在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计，可将1号、3号光纤应变计分别加入三支光纤应变计编号为2、4、6的组合，若增加1号或3号光纤应变计，静态准度低于2-4-6的三支光纤应变计组合，则无需再加入7号、8号等非次优组合的光纤应变计。该方式同样有助于提高的三分量光纤天平校准数据处理方法计算效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于，

所述三分量光纤天平包括依次设置的模型连接端、第一单柱梁、轴向力元件、第二单柱梁、支杆和支架连接端；

该方法包括如下步骤：

S1、在所述三分量光纤天平上安装八支光纤应变计；其中，四支光纤应变计用于测量轴向力分量，对称设置在所述轴向力元件的测量梁端面，四支光纤应变计用于测量法向力/俯仰力矩分量，其中两支对称设置在所述第一单柱梁侧面，两支对称设置在所述第二单柱梁侧面；

S2、按照单元校准方法，依次完成所述三分量光纤天平三个分量的单分量加载和综合加载，并记录所得输出数据；

S3、针对光纤天平的三个分量，在用于测量轴向力分量的四支光纤应变计中选择一支，在用于测量法向力/俯仰力矩分量的四支光纤应变计中选择两支，且不同时选择设置在所述第一单柱梁侧面或所述第二单柱梁侧面的两支光纤应变计，组成一组三支光纤应变计的组合；

S4、根据步骤S3中选出的三支光纤应变计组合所对应的输出数据，通过隐式天平公式及准度计算公式，确定该组组合的载荷与输出对应关系及各分量的校准准度，进而计算出该组组合对应的静态准度；

S5、重复上述步骤S3和步骤S4，直至完成所有符合条件的三支光纤应变计组合所对应的静态准度计算；

S6、对所有三支光纤应变计组合对应的静态准度进行排序，选出静态准度最优的组合；

S7、在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计，计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较；

S8、若增加一支光纤应变计后构成的新组合之中最优的组合，优于增加前的组合之中最优的组合，则返回步骤S7，否则确定当前最优的组合为最终光纤天平测量组合；

其中，所述步骤S2中的单元校准方法包括如下步骤：

S2-1、编制加载表，对所述三分量光纤天平施加校准载荷，记录各光纤应变计的输出数据；其中施加校准载荷时，包括进行单分量加载和综合加载；

S2-2、对记录的输出数据进行坏值判别与剔除；其中经坏值剔除后的单分量加载输出数据用于代入隐式天平公式，经坏值剔除后的综合加载输出数据用于计算各分量校准准度及静态准度。

2.根据权利要求1所述的三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于，

所述步骤S2-1中，进行单分量加载时，将所述三分量光纤天平的最大校准载荷分成7个以上等间距加载点，进行等阶梯加载与卸载，各重复3次以上，对应记录各光纤应变计的输出波长，取平均值；其中，最大校准载荷为所述三分量光纤天平的设计量程的90％～110％；

进行综合加载时，选取15组检验载荷进行加载，重复3次以上，对应记录各光纤应变计的输出波长，取平均值。

3.根据权利要求2所述的三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于：

所述步骤S2-1中，在进行单分量加载之后，综合加载之前，还进行重复加载；

重复加载时，以所述三分量光纤天平各分量设计量程的70％作为一组载荷进行加载，重复7～10次以上；

若重复加载得到的输出波长与对应的单分量加载得到的输出波长存在偏差，且偏差超过预设阈值，则需检修所述三分量光纤天平，并返回步骤S1。

4.根据权利要求1所述的三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于：

所述步骤S4中计算组合对应的静态准度时，首先将该组三支光纤应变计组合单分量加载的实际载荷与输出波长代入隐式天平公式，得到该组合的对应关系矩阵；

其次将该组三支光纤应变计组合综合加载的输出波长代入对应关系矩阵，计算加载载荷；

再根据计算所得的加载载荷与综合加载的实际载荷，代入准度计算公式，计算各分量的校准准度；

最后，计算该组合的静态准度，静态准度为三个分量的校准准度的平方根。

5.根据权利要求4所述的三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于：

所述步骤S4中，隐式天平公式表达式为：

其中，Y、Mz、X分别表示三分量光纤天平的法向力、俯仰力矩和轴向力载荷，λ_i、λ_j、λ_k分别表示组合中三支光纤应变计的输出波长；

A_3×3表示组合的对应关系矩阵；

计算加载载荷的公式为：

准度计算公式表达式为：

其中，σ表示单分量的校准准度，

表示综合加载的实际载荷，

表示计算所得的加载载荷，N表示加载的总组数，k＝1,...,N，F_max表示检验载荷最大载荷量；

静态准度的计算公式为：

其中，σ_Y、σ_Mz和σ_X分别表示法向力、俯仰力矩和轴向力载荷三个单分量的校准准度。

6.根据权利要求1所述的三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于，

所述步骤S6还包括：通过比较不同组合间的静态准度，对用于测量轴向力分量的四支光纤应变计，以及用于测量法向力/俯仰力矩分量的四支光纤应变计的单支性能分别排序。

7.根据权利要求6所述的三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于：

所述步骤S7中，按照单支性能顺序，在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计；

计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较时，若加入单支性能排序在先的光纤应变计使得新组合所对应的静态准度变差，则不再考虑加入单支性能排序在后的光纤应变计。

8.根据权利要求1所述的三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于：所述步骤S6还包括选出静态准度次优的组合。

9.根据权利要求8所述的三分量光纤天平校准数据处理方法，其特征在于：

所述步骤S7中，根据静态准度次优的组合，在当前静态准度最优的组合的基础之上增加一支光纤应变计；

计算各个新组合所对应的静态准度，并进行排序与比较时，若加入次优的组合中的光纤应变计使得新组合所对应的静态准度变差，则不再考虑加入非次优组合的光纤应变计。

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