CN113108753A - 展收机构变形测量方法、系统及展收机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及展收机构变形测量方法、系统及展收机构，包括数据处理端获取展收机构不同位置的应变数据，并通过以下步骤测量展收机构的位置变形情况：获取展收机构动力响应的位移可用振型的线性组合，以及基于应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取展收机构表面简化后总位移方程；响应于修正参数指令，基于实际测量参数修正总位移的系数，修正总位移得到修正后的展收机构表面简化后总位移方程。本发明在恶劣环境下，也能够实时测得展收机构的变形情况。
Description
技术领域
本发明涉及智能传感技术领域，尤其涉及展收机构变形测量方法、系统及展收机构。
背景技术
现代大型地面机动雷达装备一般对阵面采用折叠展开设计，实现小体积运输与大阵面工作的快速转换，展收机构设计是其中的核心之一。为实现轻量化和高机动要求，阵面展收机构在减重的同时会带来结构刚度的减弱。
雷达在特殊载荷条件下服役工作，阵面可能会产生较大变形甚至破坏，影响装备正常工作，而阵面的变形与展收结构的承载能力直接相关。通过对展收结构的变形受力状态进行实时监测，不仅可以预测其损伤风险，还可以通过变形反演，重构阵面的变形状态，进一步采用机械补偿或信号调节可实现误差修正，提高装备的环境适应能力。因此，设计一种具有智能自感应能力的新型展开机构对雷达电子装备的高机动和轻量化设计有重要意义。
目前较为便捷和常规的变形监测系统多以光学测量手段为主，该方法无法满足雷达装备旋转工作时的实时跟踪测量要求，另外考虑装备工作条件的恶劣程度，变形测试系统需要具备抗风沙雨雪的环境适应能力。单纯基于模态法或神经网络方法的状态测试方法在理论上有较大发展，在部分连续结构上也有所应用，但是在活动展开机构的应用较为困难，理论与实际测试偏差较大。
例如申请号为“CN200810201073.1”的发明专利申请公开了一种微型旋翼飞行器变距机构中弹性连杆变形量的动态测量方法及系统。本方法是通过贴在弹性连杆前后两侧上的电阻应变片，实时测得弹性连杆变性信号，输入计算机进行数据分析，找出弹性连杆变形量的变化规律。本测量系统是将微型旋翼飞行器悬挂在试验台架上进行实验，找出弹性连杆变形量的变化规律，对于展收机构等非弹性连杆部件并不适用，而且测试结果并不准确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服恶劣环境下不易对展收机构变形量测量的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种展收机构变形测量方法，包括数据处理端获取展收机构不同位置的应变数据，并通过以下步骤测量展收机构的位置变形情况：
获取展收机构动力响应的位移可用振型的线性组合，以及基于应变数据，获取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取展收机构表面简化总位移方程；
响应于修正参数指令，基于实际测量参数修正所述简化总位移方程的系数，修正所述简化总位移方程得到修正后的简化总位移方程，修正后的简化总位移方程用于实时测量机构的变形情况。
作为本发明进一步的方案：所述获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合包括：
获取机构的振动控制方程；
基于所述振动控制方程，获取机构振型方程；
基于机构振型方程，获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合。
作为本发明进一步的方案：所述获取机构的振动控制方程包括：
通过公式(1)获取振动控制方程：
公式(1)中，M、D、K分别表示质量、阻尼和刚度矩阵，
δ分别为阵面的加速度、速度和位移向量，F表示自由度的数量，F为任意正整数。
作为本发明进一步的方案：所述获取机构振型方程包括：
通过公式(2)得到机构振型方程为：
(K-ω2M){Φ}＝{0} (2)
式(2)中，ω为固有频率，{Φ}为模态振型向量，{Φ}可表示为
公式(3)中，Φ1为第一阶固有频率对应的模态振型向量，Φ2为第二阶固有频率对应的模态振型向量，ΦF为第F阶固有频率对应的模态振型向量，ΦFF为第F阶模态振型的第F个位移模态。
作为本发明进一步的方案：所述获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合包括：
通过公式(4)获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合；
式(4)中，{q}＝{q1,q2,…,qF}表示广义模态坐标。
作为本发明进一步的方案：所述获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合包括：
获取机构的应变模态；
基于所述应变模态、应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合。
作为本发明进一步的方案：所述获取机构的应变模态包括：
通过公式(5)获得机构的所述应变模态；
作为本发明进一步的方案：所述获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合包括：
通过公式(6)获得所述各阶应变模态的线性组合；
应变数据为{ε}＝{ε1,ε2,…,εp}，，其中p≥r，p为测试应变数据的应变传感器数量，εp为p个应变传感器测量的应变数据，代入公式(6)转化为：
截取前r阶模态，公式(7)转化为公式(8)；
[Ψ]p×r{q}r×1表示截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，εp′为滤波处理后的应变数据，r＜F；
同时p≥r，公式(8)转化为公式(9)，如下：
作为本发明进一步的方案：获取展收机构表面简化总位移方程包括：通过公式(10)获取{δr}＝{δ1,δ2,…,δN}，δN表示当机构表面分布N个变形监测点，第N个监测点处变形后的位移；{δr}表示变形后总位移方程；
式(10)中，[Φ]N×r为对应的位移模态，[Ψ]p×r为传感器位置监测对应的应变模态；
将公式(10)简化得公式(11)，得到简化总位移方程：
作为本发明进一步的方案：修正简化总位移方程包括：
通过公式(12)获取修正后的简化总位移方程；
{δ}＝＝([DST*]){ε′} (12)
式中：[DST*]＝[DST]+[DST′]，为修正后的实际模型特征参数矩阵，{ε′}为经过滤波处理的应变数据，[DST]为理论模态振型矩阵，[DST′]为修正系数矩阵。
作为本发明进一步的方案：所述应变数据为通过展收机上固定的若干个传感器组采集。
一种展收机构变形测量系统，包括数据处理端获取展收机构不同位置的应变数据，并通过以下步骤测量展收机构的位置变形情况，还包括：
获取模块，用于获取展收机构动力响应的位移可用振型的线性组合，以及基于应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取展收机构表面简化总位移方程；
修正模块，用于响应于修正参数指令，基于实际测量参数修正所述简化总位移方程的系数，修正所述简化总位移方程得到修正后的简化总位移方程，修正后的简化总位移方程用于实时测量机构的变形情况。
一种展收机构，适用于高机动展开阵面，包括若干组依次通过轴承铰接剪刀叉机构，每两组所述剪刀叉机构之间通过液压动力推杆实现收展动作；
所述剪刀叉机构包括：
两根内展开杆；
两根外展开杆，两根内展开杆相对设置，两根所述内展开杆分别与两根所述外展开杆铰接，两根所述内展开杆的一端还与另外一组剪刀叉机构中的两根内展开杆的一端铰接；
所述外展开杆远离内展开杆的侧面开设有若干个安装槽，所述外展开杆上位于安装槽内部固定设置有串联连接的传感器组，每个外展开杆上的传感器组与相邻的外展开杆的传感器组并联；
所述传感器组实时采集展收机构应变数据发送至数据处理端实现任一所述的展收机构变形测量方法。
作为本发明进一步的方案：所述安装槽外侧安装有可打开的密封盖板。
作为本发明进一步的方案：两根所述内展开杆之间相对面通过若干道加强筋固定相连。
作为本发明进一步的方案：所述内展开杆与所述外展开杆均采用矩形框梁形式设计，所述内展开杆与所述外展开杆内部均固定设置有加强筋。
作为本发明进一步的方案：每个外展开杆上均设置有至少一个以上的传感器组，所述传感器组包括若干个应变传感器和若干个温度传感器串联组成。
本发明的优点在于：
1、本发明中的展收机构变形测量方法，通过数据处理端接收展收机构的应变数据，通过将可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，得到展收机构表面变形后总位移方程，并根据实际测量参数进行修正，建立了修正后的展收机构表面变形后总位移方程，该总位移方程为展收机构实际位移与传感器组经数据滤波后的应变数据之间的关系，是展收机构状态感知的基本方程，即使是在恶劣环境下，也能够实时测得展收机构的变形情况。
2、本发明的展收机构可安装阵列单元等负载结构，实现雷达阵面尺寸灵活变化，数据处理端接收传感器组所采集的应变数据，可实现机构完全展开后的变形实时监测，进而评估阵面变形量和进行信号补偿等。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的展收机构变形测量方法的流程方框图。
图2为本发明实施例2提供的展收机构变形测量系统的结构示意图。
图3为本发明实施例3提供的展收机构展开状态下的立体结构示意图。
图4为本发明实施例3提供的展收机构展开状态下的立体结构示意图。
图5为本发明实施例3提供的展收机构收缩状态下的立体结构示意图。
图6为本发明实施例3提供的展收机构中传感器组件布置示意图。
图7为本发明实施例3提供的展收机构中2的立体示意图。
图8为本发明实施例3提供的展收机构中4的立体示意图。
图9为本发明实施例3提供的展收机构中密封盖板的结构示意图。
图10为本发明实施例提供的传感器组件中应变传感器的平面示意图。
图11为本发明实施例提供的传感器组件中温度传感器的平面示意图。
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，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作出创造性劳动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。
实施例1
参阅图1，图1为本发明实施例1提供的展收机构变形测量方法的流程方框图，主要应用于数据处理端，包括以下步骤：
步骤1)、通过结构模态分析理论和有限元分析方法建立展开状态的基本线性方程；
步骤2)采用线性假设理论，通过实际测量修正基本线性方程的系数；
其中步骤1)包括：
S1、获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合，以及获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取机构表面变形后总位移方程；
其中步骤2)包括：
S2、响应于修正参数指令，基于实际测量参数修正变形后总位移方程的系数，修正变形后总位移方程得到修正后的总位移方程，修正后的展收机构表面变形后总位移方程用于实时测量机构的变形情况。
在步骤S1中，包括：
S11、获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合；具体包括：
S111、获取机构的振动控制方程，具体通过公式(1)获取振动控制方程；
公式(1)中，M、D、K分别表示质量、阻尼和刚度矩阵，
δ分别为阵面的加速度、速度和位移向量，F表示自由度的数量，F为任意正整数。
S112、基于机构的振动控制方程，获取机构振型方程；
通过公式(2)得到机构振型方程为：
(K-ω2M){Φ}＝{0} (2)
式(2)中，ω为固有频率，{Φ}为模态振型向量，{Φ}可表示为
式(3)中，Φ1为第一阶固有频率对应的模态振型向量，Φ2为第二阶固有频率对应的模态振型向量，ΦF为第F阶固有频率对应的模态振型向量，
为第F阶模态振型的第F个位移模态。
S113、基于机构振型方程，获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合；
根据模态叠加原理，通过公式(4)获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合；
式(4)中，{q}＝{q1,q2,…,qF}表示广义模态坐标；
S12、基于应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，具体包括；
S121、获取机构的应变模态；
应变是位移的一阶导数，每一阶位移模态对应的应变分布为应变模态，所以通过公式(5)获得机构的所述应变模态；
S122、基于所述应变模态以及应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合；包括：
1)、获取各阶应变模态的线性组合
在载荷作用下，机构的应变可以表示为各阶应变模态的线性组合，通过公式(6)获得所述各阶应变模态的线性组合；
应变数据为{ε}＝{ε1,ε2,…,εp}，，其中p≥r，p为测试应变数据的应变传感器数量，εp为p个应变传感器测量的应变数据，第代入公式(6)转化为：
2)、截取前r阶模态，式(7)转化为公式(8)；
其中，[Ψ]p×r{q}r×1表示截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，εp′为滤波处理后的应变数据，可以采用去极值滑动平均滤波算法对应变传感器采集应变数据ε进行滤波处理得到ε1′，这样能够实时反馈，快速计算。
同时，模态有效质量累积和不小于90％即可得对机构响应主要贡献的模态阶数，因此，本步骤中r＜(r＜F)阶，所以只需要截取前r阶模态进行计算即可。
为避免矩阵奇异，测量得到的应变个数应不小于截取模态数，即p≥r，故可根据截取模态数即确定光纤光栅应变传感器个数的下界。
同时将公式(8)转化为公式(9)，如下：
S13、基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取机构表面变形后总位移方程，变形后总位移方程即为所述基本线性方程。
通过公式(10)获取{δr}，{δr}＝{δ1,δ2,…,δN}，δN表示当机构表面分布N个变形监测点，第N个监测点处变形后的位移，{δr}表示变形后总位移方程；如下：
式(10)中，[Φ]N×r为对应的位移模态，[Ψ]p×r为应变传感器位置监测对应的应变模态。
将公式(10)简化得公式(11)，从而得到简化总位移方程(简化总位移方程即为步骤1)中的基本线性方程)：
步骤S2采用线性假设理论，通过实际测量修正总位移的系数；具体如下：
S21、获取修正系数；
通过对实际机构大量的实验，提取实际机构的特征参数，对有限元模型的特征参数进行修正，实际机构的特征参数矩阵为[DST*]，且实际机构的特征参数矩阵[DST*]是通过大量实验即可测得，该实验属于本领域的常规技术手段，此处不再详细进行说明。
S22、通过公式(12)获取修正后的简化总位移方程；
{δ}＝＝([DST*]){ε′} (12)
式中：[DST*]＝[DST]+[DST′]，为修正后的实际模型特征参数矩阵，{ε′}为经过滤波处理的应变数据，其中[DST]为理论模态振型矩阵，[DST′]为修正系数矩阵。
公式(12)建立了实际模型的位移与传感器组经数据滤波后的应变数据之间的关系，是机构状态感知的基本方程，通过公式(12)可以实时得知机构的位移变化。
其中公式(12)属于有限元模型，由于实际机构与有限元模型存在差异，所以需要通过对实际的展收机构大量实验，提取实际机构的特征参数，对有限元模型的特征参数进行修正，使其尽量能反映实际模型的特征，可以弱化模型误差对重构精度带来的影响，具体的实验并非本发明的保护点，所以此处不再进行详细说明。
当本方法应用于展收机构时，展收机构可安装阵列单元等负载机构，实现灵活的雷达阵面尺寸变化；通过将传感器组件的接线口与数据处理端连接，可实现机构完全展开后的变形实时监测，进而评估阵面变形量和进行信号补偿等。
其中，数据处理端可以是安装有各种客户端应用的终端设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型编写计算机和台式计算机等等。
实施例2
参阅图2，图2为本发明实施例2提供的展收机构变形测量系统的结构示意图，该展收机构变形测量系统，包括：数据处理端获取展收机构不同位置的应变数据，并通过以下步骤测量展收机构的位置变形情况，还包括：
获取模块，用于获取展收机构动力响应的位移可用振型的线性组合，以及基于应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取展收机构表面简化总位移方程；
在获取模块中，包括：
获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合；具体包括：
获取机构的振动控制方程，具体通过公式(1)获取振动控制方程；
公式(1)中，M、D、K分别表示质量、阻尼和刚度矩阵，
δ分别为阵面的加速度、速度和位移向量，F表示自由度的数量，F为任意正整数。
基于机构的振动控制方程，获取机构振型方程；
通过公式(2)得到机构振型方程为：
(K-ω2M){Φ}＝{0} (2)
式(2)中，ω为固有频率，{Φ}为模态振型向量，{Φ}可表示为
式(3)中，Φ1为第一阶固有频率对应的模态振型向量，Φ2为第二阶固有频率对应的模态振型向量，ΦF为第F阶固有频率对应的模态振型向量，
为第F阶模态振型的第F个位移模态。
基于机构振型方程，获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合；
根据模态叠加原理，通过公式(4)获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合；
式(4)中，{q}＝{q1,q2,…,qF}表示广义模态坐标；
基于应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，具体包括；
获取机构的应变模态；
应变是位移的一阶导数，每一阶位移模态对应的应变分布为应变模态，所以通过公式(5)获得机构的所述应变模态；
基于所述应变模态以及应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合；包括：
1)、获取各阶应变模态的线性组合
在载荷作用下，机构的应变可以表示为各阶应变模态的线性组合，通过公式(6)获得所述各阶应变模态的线性组合；
应变数据为{ε}＝{ε1,ε2,…,εp}，，其中p≥r，p为测试应变数据的应变传感器数量，εp为p个应变传感器测量的应变数据，第代入公式(6)转化为：
2)、截取前r阶模态，式(7)转化为公式(8)；
其中，[Ψ]p×r{q}r×1表示截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，εp′为滤波处理后的应变数据，可以采用去极值滑动平均滤波算法对应变传感器采集应变数据ε进行滤波处理得到ε1′，这样能够实时反馈，快速计算。
同时，模态有效质量累积和不小于90％即可得对机构响应主要贡献的模态阶数，因此，本步骤中r＜(r＜F)阶，所以只需要截取前r阶模态进行计算即可。
为避免矩阵奇异，测量得到的应变个数应不小于截取模态数，即p≥r，故可根据截取模态数即确定光纤光栅应变传感器个数的下界。
同时将公式(8)转化为公式(9)，如下：
基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取机构表面简化总位移方程。
δN表示当机构表面分布N个变形监测点，第N个监测点处变形后的位移，{δr}表示变形后总位移；通过公式(10)获取{δr}＝{δ1,δ2,…,δN}，如下：
式(10)中，[Φ]N×r为对应的位移模态，[Ψ]p×r为应变传感器位置监测对应的应变模态。
将公式(10)简化得公式(11)，得到简化总位移方程：
修正模块，用于响应于修正参数指令，基于实际测量参数修正所述简化总位移方程的系数，修正所述简化总位移方程得到修正后的简化总位移方程，修正后的简化总位移方程用于实时测量机构的变形情况；
在修正模块中，
采用线性假设理论，通过实际测量修正总位移的系数；具体如下：
获取修正系数；
其中公式(12)属于有限元模型，通过对实际机构大量的实验，提取实际机构的特征参数，对有限元模型的特征参数进行修正，实际机构的特征参数矩阵为[DST*]，且实际机构的特征参数矩阵[DST*]是通过大量实验即可测得，该实验属于本领域的常规技术手段，此处不再详细进行说明。
通过公式(12)获取修正后的简化总位移方程；
{δ}＝＝([DST*]){ε′} (12)
式中：[DST*]＝[DST]+[DST′]，为修正后的实际模型特征参数矩阵，{ε′}为经过滤波处理的应变数据。
公式(12)建立了实际模型的位移与传感器组经数据滤波后的应变数据之间的关系，是机构状态感知的基本方程，通过公式(12)可以实时得知机构的位移变化。
由于实际机构与有限元模型存在差异，所以需要通过对实际的展收机构大量实验，提取实际机构的特征参数，对有限元模型的特征参数进行修正，使其尽量能反映实际模型的特征，可以弱化模型误差对重构精度带来的影响，具体的实验并非本发明的保护点，所以此处不再进行详细说明。
当本方法应用于展收机构时，展收机构可安装阵列单元等负载机构，实现灵活的雷达阵面尺寸变化；通过将传感器组件的接线口与数据处理端连接，可实现机构完全展开后的变形实时监测，进而评估阵面变形量和进行信号补偿等。
其中，数据处理端可以是安装有各种客户端应用的终端设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型编写计算机和台式计算机等等。
实施例3
参阅图3、图5及图8，图3和图4为本发明实施例3提供的展收机构展开状态下的立体结构示意图，图5为本发明实施例3提供的展收机构收缩状态下的立体结构示意图，图8为本发明实施例3提供的展收机构中4的立体示意图，一种展收机构，适用于高机动可展收雷达装备阵面，包括；
若干组依次通过轴承铰接剪刀叉机构，每两组所述剪刀叉机构之间通过液压动力推杆4实现收展动作；
其中，所述剪刀叉机构包括：
两根内展开杆2；
两根外展开杆3，两根内展开杆2相对设置，两根所述内展开杆2分别与两根所述外展开杆3铰接，两根所述内展开杆2的一端还与另外一组剪刀叉机构中的两根内展开杆2的一端铰接；
所述外展开杆3远离内展开杆2的侧面(即外侧)开设有若干个安装槽，所述安装槽内部通过螺栓或者螺钉的方式固定设置有传感器组，每个传感器组之间并联连接，所述传感器组实时采集展收机构应变数据发送至数据处理端实现所述的展收机构变形测量方法。
还包括阵面安装接口5，所述阵面安装接口通过焊接或者螺栓或者螺钉的方式固定于外展开杆3的端部，所述阵面安装接口5用于安装阵列单元等负载结构，实现雷达阵面尺寸灵活变化。
为了能够保护传感器组，在所述安装槽外侧安装有可打开的密封盖板。
可以理解的是，所述密封盖板可以通过铰链与该安装槽铰接，也可以为通过螺栓或者螺钉与该安装槽可拆卸连接。
同时为了保证密封性能，在安装槽周侧涂覆一层密封胶，可拆卸密封盖板的周侧与安装槽的周围通过密封胶固定。
为了保证安全性能，参阅图6，在两根内展开杆2之间相对面通过若干道加强筋焊接相连，加强筋的数量优先为四个，所述展开杆2靠近中间位置设置有连接孔。
此外，参阅图7，图7为本发明实施例3提供的展收机构中2的立体示意图，所述内展开杆2与所述外展开杆3均采用矩形框梁形式设计，所述内展开杆2与所述外展开杆3内部均焊接设置有交叉形式加强筋。
进一步的，所述外展开杆3的靠近中间位置开设有铰接孔7，所述外展开杆3通过铰接孔7与内展开杆2的连接孔之间通过转轴连接。
具体的，参阅图4，所述液压动力推杆4的底部通过螺栓固定于所述剪刀叉机构中内展开杆2的一加强筋上，所述液压动力推杆4的伸缩端与相邻剪刀叉机构中的展开杆2的加强筋铰接，这样当液压动力推杆4工作伸缩时，从而实现展收机构的伸展与回缩工作。
作为本公开实施例的方案，每个外展开杆3上均设置有至少一个以上的传感器组，所述传感器组包括若干个应变传感器和若干个温度传感器串联组成。
具体的，参阅图6、图10及图11，图6为本发明实施例3提供的展收机构中传感器组件布置示意图，图10为本发明实施例提供的传感器组件中应变传感器的平面示意图，图11为本发明实施例提供的传感器组件中温度传感器的平面示意图；所述安装槽为两个，同时为了更好地保护传感器之间的串联关系，在铰接孔7与布线槽相连通，铰接孔7的外缘设置有一圆形凹槽，所述布线槽设置于外展开杆3表面与两个安装槽相连通，其中一个安装槽远离铰接孔7的方向开设有约束槽，所述约束槽用于容纳约束环606，在每个安装槽内部安装有传感器组，所述传感器组包括第一应变传感器601、第二应变传感器602、第三应变传感器603、第四应变传感器604、温度传感器605。
其中，所述第一应变传感器601、第二应变传感器602与温度传感器605安装于同一安装槽内部，所述第三应变传感器603、第四应变传感器604安装于另一安装槽内部，第一应变传感器601的一端与温度传感器605的一端通过光纤线缆串联，所述温度传感器的另一端与第二应变传感器602的一端通过光纤线缆串联，
所述第一应变传感器601的另一端、所述第二应变传感器602的另一端均通过线槽及铰接孔7外缘处的圆形凹槽处，所述所述第二应变传感器602的另一端与第三应变传感器603的一端串联，所述第三应变传感器603的另一端与第四应变传感器604的一端串联，所述第四应变传感器604的另一端、所述第一传感器601的另一端均通过约束环与相邻的外展开杆3上的传感器组并联。
同时，参阅图9，图9为本发明实施例3提供的展收机构中密封盖板的结构示意图；所述密封盖板包括第一安装槽盖板801、圆形凹槽盖板802、布线槽盖板803、第二安装槽盖板804、约束槽805，所述第一安装槽盖板801、第二安装槽盖板804相互靠近的两端通过布线槽盖板803与圆形凹槽盖板802连通。
多个剪刀叉构件的传感器组之间并联，每个传感器组的光纤线缆穿过自身剪刀叉与机构根部之间所有约束环，最终汇聚到展收机构根部的接线口，统一的走线路径可实现机构无障碍展收动作。
展开根部固1铰接安装于待安装位置，其上端为铰接，下端接口可上下滑动；
通过液压动力杆4推动展开内杆2，带动展开外杆3运动，实现整个机构的展开与收拢动作；
工作原理：传感器组内嵌在展开外杆一侧，每根展开外杆上内嵌四个应变传感器和一个温度补偿传感器，相互串联在一根光纤上，通过约束环引出；各个展开外杆之间的光纤并联，整个光纤网络通过约束环布置在智能展收机构的一侧，最终汇聚到接线口，通过接线口可与信号解调装置相连；当智能展收机构出现侧向载荷发生变形时，内置传感器网络会将所有位置的应变反馈到数据处理端(即服务器处)，反馈的应变信号通过服务器按照步骤S1、S2、S3反演得到结构各个位置变形情况。
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 (17)
1.一种展收机构变形测量方法，其特征在于，包括：
获取展收机构动力响应的位移可用振型的线性组合，以及基于应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取展收机构表面简化总位移方程；
响应于修正参数指令，基于实际测量参数修正所述简化总位移方程的系数，修正所述简化总位移方程得到修正后的简化总位移方程，修正后的简化总位移方程用于实时测量机构的变形情况。
2.根据权利要求1所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合包括：
获取机构的振动控制方程；
基于所述振动控制方程，获取机构振型方程；
基于机构振型方程，获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合。
3.根据权利要求2所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述获取机构的振动控制方程包括：
通过公式(1)获取振动控制方程：
公式(1)中，M、D、K分别表示质量、阻尼和刚度矩阵，
δ分别为阵面的加速度、速度和位移向量，F表示自由度的数量，F为任意正整数。
4.根据权利要求3所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述获取机构振型方程包括：
通过公式(2)得到机构振型方程为：
(K-ω2M){Φ}＝{0} (2)
式(2)中，ω为固有频率，{Φ}为模态振型向量，{Φ}可表示为
式(3)中，Φ1为第一阶固有频率对应的模态振型向量，Φ2为第二阶固有频率对应的模态振型向量，ΦF为第F阶固有频率对应的模态振型向量，
为第F阶模态振型的第F个位移模态。
5.根据权利要求4所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合包括：
通过公式(4)获取机构动力响应的位移可用振型的线性组合；
式(4)中，{q}＝{q1,q2,…,qF}表示广义模态坐标。
6.根据权利要求4所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合包括：
获取机构的应变模态；
基于所述应变模态及应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合。
7.根据权利要求3所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述获取机构的应变模态包括：
通过公式(5)获得机构的所述应变模态；
8.根据权利要求3所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合包括：
通过公式(6)获得所述各阶应变模态的线性组合；
应变数据{ε}＝{ε1,ε2,…,εp}，，其中p≥r，p为测试应变数据的应变传感器数量，εp为p个应变传感器测量的应变数据，代入公式(6)转化为：
截取前r阶模态，公式(7)转化为公式(8)；
[Ψ]p×r{q}r×1表示截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，εp′为滤波处理后的应变数据，r＜F；
同时p≥r，公式(8)转化为公式(9)，如下：
9.根据权利要求3所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述获取展收机构表面简化总位移方程包括：
通过公式(10)获取{δr}＝{δ1,δ2,…,δN}，δN表示当机构表面分布N个变形监测点，第N个监测点处变形后的位移；{δr}表示变形后总位移方程；
式(10)中，[Φ]N×r为对应的位移模态，[Ψ]p×r为应变传感器位置监测对应的应变模态；
将公式(10)简化得公式(11)，得到简化总位移方程：
10.根据权利要求3所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，修正简化总位移方程包括：
通过公式(12)获取修正后的简化总位移方程；
{δ}＝＝([DST*]){ε′} (12)
式中：[DST*]＝[DST]+[DST′]，为修正后的实际模型特征参数矩阵，{ε′}为经过滤波处理的应变数据，[DST]为理论模态振型矩阵，[DST′]为修正系数矩阵。
11.根据权利要求3所述的展收机构变形测量方法，其特征在于，所述应变数据为通过展收机上固定的若干个传感器组采集，所述传感器组中包括p个应变传感器，p为任意正整数。
12.一种展收机构变形测量系统，其特征在于，包括：数据处理端获取展收机构不同位置的应变数据，并通过以下步骤测量展收机构的位置变形情况，还包括：
获取模块，用于获取展收机构动力响应的位移可用振型的线性组合，以及基于应变数据，获取截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，基于机构动力响应的位移可用振型的线性组合、截取前r阶模态的各阶应变模态的线性组合，获取展收机构表面简化总位移方程；
修正模块，用于响应于修正参数指令，基于实际测量参数修正所述简化总位移方程的系数，修正所述简化总位移方程得到修正后的简化总位移方程，修正后的简化总位移方程用于实时测量机构的变形情况。
13.一种展收机构，适用于高机动可展收雷达装备阵面，其特征在于，包括若干组依次通过轴承铰接剪刀叉机构，每两组所述剪刀叉机构之间通过液压动力推杆(4)实现收展动作；
所述剪刀叉机构包括：
两根内展开杆(2)；
两根外展开杆(3)，两根内展开杆(2)相对设置，两根所述内展开杆(2)分别与两根所述外展开杆(3)铰接，两根所述内展开杆(2)的一端还与另外一组剪刀叉机构中的两根内展开杆(2)的一端铰接；
所述外展开杆(3)远离内展开杆(2)的侧面开设有若干个安装槽，所述外展开杆(3)上位于安装槽内部固定设置有串联连接的传感器组，每个外展开杆(3)上的传感器组与相邻的外展开杆(3)的传感器组并联；
所述传感器组实时采集展收机构应变数据发送至数据处理端实现如权利要求1-11任一所述的展收机构变形测量方法。
14.根据权利要求13所述的适用于高机动展开阵面的智能展收机构，其特征在于，所述安装槽外侧安装有可打开的密封盖板。
15.根据权利要求13所述的适用于高机动展开阵面的智能展收机构，其特征在于，两根所述内展开杆(2)之间相对面通过若干道加强筋固定相连。
16.根据权利要求13所述的适用于高机动展开阵面的智能展收机构，其特征在于，所述内展开杆(2)与所述外展开杆(3)均采用矩形框梁形式设计，所述内展开杆(2)与所述外展开杆(3)内部均固定设置有加强筋。
17.根据权利要求13所述的适用于高机动展开阵面的智能展收机构，其特征在于，每个外展开杆(3)上均设置有至少一个以上的传感器组，所述传感器组包括若干个应变传感器和若干个温度传感器串联组成。
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