CN114229034A - 一种模态阻尼比测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于飞机部件模态阻尼比测量技术领域，具体涉及一种模态阻尼比测量装置，包括：激振器；柔性绳；位移表征传感器，连接在柔性绳的一端；弹性件，连接在柔性绳的另一端；模态阻尼比测量装置具有：模态调谐状态，激振器上的激振部位与柔性绳连接；阻尼比测量状态，激振器上的激振部位与柔性绳脱开。此外，涉及设计模态阻尼比测量方法，该方法基于上述的模态阻尼比测量装置实施。
Description
技术领域
本申请属于飞机部件模态阻尼比测量技术领域，具体涉及一种模态阻尼比测量装置及其测量方法。
背景技术
飞机全机地面共振试验中，涉及到对飞机部件模态阻尼比的测量，当前，对于飞机部件模态阻尼比的测量，多是通过半功率法、圆拟合法、复功率法等进行测量，均是需要测得准确的窄带响应，受外模态影响较大，难以保证测量的准确性。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种模态阻尼比测量装置及其测量方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一方面提供一种模态阻尼比测量装置，包括：
激振器；
柔性绳；
位移表征传感器，连接在柔性绳的一端；
弹性件，连接在柔性绳的另一端；
模态阻尼比测量装置具有：
模态调谐状态，激振器上的激振部位与柔性绳连接；
阻尼比测量状态，激振器上的激振部位与柔性绳脱开。
根据本申请的至少一个实施例，上述的模态阻尼比测量装置中，的弹性件为弹簧或者弹性绳，一端与柔性绳背向位移表征传感器的一端连接，另一端用以连接至固定部位。
根据本申请的至少一个实施例，上述的模态阻尼比测量装置中，位移表征传感器为位移表征传感器、加速度传感器之一，或两者的组合。
根据本申请的至少一个实施例，上述的模态阻尼比测量装置中，激振部位包括一根中空杆；
柔性绳贯穿空心管设置。
根据本申请的至少一个实施例，上述的模态阻尼比测量装置中，还包括：
快卸夹头，连接在激振部位上；
模态阻尼比测量装置处于：
模态调谐状态时，快卸夹头夹紧柔性绳；
阻尼比测量状态时，快卸夹头松开柔性绳。
根据本申请的至少一个实施例，上述的模态阻尼比测量装置中，还包括：
支架，支撑激振器。
另一方面提供一种模态阻尼比测量方法，包括：
将位移表征传感器连接至模态阻尼比测量试验件上；
设置模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态，以激振器控制模态阻尼比测量试验件达到预定的振动模态；
设置模态阻尼比测量装置处于阻尼比测量状态，以位移表征传感器记录振动位移；
截取位移表征传感器记录振动位移的后段，得出一阶模态自由振动位移；
以移表征传感器记录的振动位移减去一阶模态自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件自由振动位移；
基于模态阻尼比测量试验件自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件的阻尼比。
根据本申请的至少一个实施例，上述的模态阻尼比测量方法中，设置模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态，以激振器控制模态阻尼比测量试验件达到预定的振动模态，具体为：
设置模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态，以激振器通过相位共振法，控制模态阻尼比测量试验件达到预定的振动模态。
根据本申请的至少一个实施例，上述的模态阻尼比测量方法中，截取位移表征传感器记录振动位移的后段，得出一阶模态自由振动位移，具体为：
截取位移表征传感器记录振动位移的后段，得出一阶模态自由振荡包线；
基于一阶模态自由振荡包线，得出一阶模态自由振动位移。
根据本申请的至少一个实施例，上述的模态阻尼比测量方法中，基于模态阻尼比测量试验件自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件的阻尼比，具体为：
基于模态阻尼比测量试验件自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件自由振荡包线；
基于模态阻尼比测量试验件自由振荡包线，得出模态阻尼比测量试验件的阻尼比。
附图说明
图1是本申请实施例提供的模态阻尼比测量装置的示意图；
图2是本申请实施例提供的以位移表征传感器记录振动位移的示意图；
其中：
1-激振器；2-柔性绳；3-位移表征传感器；4-弹性件；5-快卸夹头；6-支架；7-模态阻尼比测量试验件。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其位置关系仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。
一方面提供一种模态阻尼比测量装置，包括：
激振器1；
柔性绳2；
位移表征传感器3，连接在柔性绳2的一端；
弹性件4，连接在柔性绳2的另一端；
模态阻尼比测量装置具有：
模态调谐状态，激振器1上的激振部位与柔性绳2连接；
阻尼比测量状态，激振器1上的激振部位与柔性绳2脱开。
以上述实施例公开的模态阻尼比测量装置，测量模态阻尼比测量试验件的阻尼比，可参照以下步骤进行：
将位移表征传感器3连接至模态阻尼比测量试验件7上；
设置模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态，以激振器1控制模态阻尼比测量试验件7达到预定的振动模态；
设置模态阻尼比测量装置处于阻尼比测量状态，以位移表征传感器3记录振动位移；
截取位移表征传感器3记录振动位移的后段，得出一阶模态自由振动位移；
以移表征传感器3记录的振动位移减去一阶模态自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件自由振动位移；
基于模态阻尼比测量试验件自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件7的阻尼比。
对于上述实施例公开的模态阻尼比测量装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态时，激振器1以柔性绳2对模态阻尼比测量试验件7进行加载，模态阻尼比测量装置处于阻尼比测量状态，以连接在柔性绳2背向弹性件7一端的位移表征传感器3记录模态阻尼比测量试验件7发生的振动位移，可极大消除侧向刚度对模态阻尼比测量试验件7的影响，可得到以振动位移表征的高信噪比自由震荡衰减信号，对于模态阻尼比测量试验件7单频模态信号的提取可直接在时域进行，不需要滤波处理，对幅频、相频特性的不利影响均较小，能够以指数衰减法计算得出模态阻尼比测量试验件7的阻尼，保证较高阶的阻尼比测量的准确性。
在一些可选的实施例中，上述的模态阻尼比测量装置中，的弹性件1为弹簧或者弹性绳，一端与柔性绳2背向位移表征传感器3的一端连接，另一端用以连接至固定部位。
在一些可选的实施例中，上述的模态阻尼比测量装置中，位移表征传感器3为位移表征传感器、加速度传感器之一，或两者的组合，具体可由相关技术人员，在应用本申请公开的技术方案时，根据具体实际进行确定，在此不再做更详细的说明。
在一些可选的实施例中，上述的模态阻尼比测量装置中，激振部位包括一根中空杆；
柔性绳2贯穿空心管设置。
在一些可选的实施例中，上述的模态阻尼比测量装置中，还包括：
快卸夹头5，连接在激振部位上；
模态阻尼比测量装置处于：
模态调谐状态时，快卸夹头5夹紧柔性绳2；
阻尼比测量状态时，快卸夹头5松开柔性绳2。
对于上述实施例公开的模态阻尼比测量装置，领域内技术人员可以理解的是，快卸夹头5的设计可保证模态阻尼比测量装置在模态调谐状态、阻尼比测量状态间快速、顺利的转换。
在一些可选的实施例中，上述的模态阻尼比测量装置中，还包括：
支架6，支撑激振器1。
另一方面提供一种模态阻尼比测量方法，以对飞机部件进行模态阻尼比测量为例进行说明，具体可以是，对飞机机翼进行模态阻尼比测量：
将飞机机翼根部固定，并将飞机机翼翼尖部位下拉；
将位移表征传感器3连接至飞机机翼翼尖部位上；
设置模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态，以激振器1通过相位共振法，控制飞机机翼达到预定的振动模态，在共振状态下，瞬时松开快卸夹头2，使模态阻尼比测量装置处于阻尼比测量状态，以位移表征传感器3记录飞机机翼振动位移；
截取位移表征传感器3记录振动位移x(t)的后段，其中仅包含一阶模态自由衰减信号，得出一阶模态自由振荡包线y1(t)；
基于一阶模态自由振荡包线y1(t)，得出整段上的一阶模态自由振动位移x1(t)；
以移表征传感器3记录的振动位移x(t)减去一阶模态自由振动位移x1(t)，得出飞机机翼自由振动位移x2(t)；
基于飞机机翼自由振动位移x2(t)，得出飞机机翼自由振荡包线y2(t)；
基于飞机机翼自由振荡包线y2(t)，得出飞机机翼的阻尼比ζ2，具体可参见图2。
对于上述实施例公开的模态阻尼比测量方法，由于其与上述实施例公开的模态阻尼比测量装置实施，具体相关之处可参见模态阻尼比测量装置相关部分的说明，其技术效果也可参考模态阻尼比测量装置相关部分的技术效果，在此不再赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模态阻尼比测量装置，其特征在于，包括：
激振器(1)；
柔性绳(2)；
位移表征传感器(3)，连接在所述柔性绳(2)的一端；
弹性件(4)，连接在所述柔性绳(2)的另一端；
所述模态阻尼比测量装置具有：
模态调谐状态，所述激振器(1)上的激振部位与所述柔性绳(2)连接；
阻尼比测量状态，所述激振器(1)上的激振部位与所述柔性绳(2)脱开。
2.根据权利要求1所述的模态阻尼比测量装置，其特征在于，
所述的弹性件(1)为弹簧或者弹性绳，一端与所述柔性绳(2)背向所述位移表征传感器(3)的一端连接，另一端用以连接至固定部位。
3.根据权利要求1所述的模态阻尼比测量装置，其特征在于，
所述位移表征传感器(3)为位移表征传感器、加速度传感器之一，或两者的组合。
4.根据权利要求1所述的模态阻尼比测量装置，其特征在于，
所述激振部位包括一根中空杆；
所述柔性绳(2)贯穿所述中空杆设置。
5.根据权利要求1所述的模态阻尼比测量装置，其特征在于，
还包括：
快卸夹头(5)，连接在所述激振部位上；
所述模态阻尼比测量装置处于：
所述模态调谐状态时，所述快卸夹头(5)夹紧所述柔性绳(2)；
所述阻尼比测量状态时，所述快卸夹头(5)松开所述柔性绳(2)。
6.根据权利要求1所述的模态阻尼比测量装置，其特征在于，
还包括：
支架(6)，支撑所述激振器(1)。
7.一种模态阻尼比测量方法，其特征在于，包括：
将位移表征传感器(3)连接至模态阻尼比测量试验件(7)上；
设置模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态，以激振器(1)控制模态阻尼比测量试验件(7)达到预定的振动模态；
设置模态阻尼比测量装置处于阻尼比测量状态，以位移表征传感器(3)记录振动位移；
截取位移表征传感器(3)记录振动位移的后段，得出一阶模态自由振动位移；
以移表征传感器(3)记录的振动位移减去一阶模态自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件自由振动位移；
基于模态阻尼比测量试验件自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件(7)的阻尼比。
8.根据权利要求7所述的模态阻尼比测量方法，其特征在于，
所述设置模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态，以激振器(1)控制模态阻尼比测量试验件(7)达到预定的振动模态，具体为：
设置模态阻尼比测量装置处于模态调谐状态，以激振器(1)通过相位共振法，控制模态阻尼比测量试验件(7)达到预定的振动模态。
9.根据权利要求7所述的模态阻尼比测量方法，其特征在于，
所述截取位移表征传感器(3)记录振动位移的后段，得出一阶模态自由振动位移，具体为：
截取位移表征传感器(3)记录振动位移的后段，得出一阶模态自由振荡包线；
基于一阶模态自由振荡包线，得出一阶模态自由振动位移。
10.根据权利要求7所述的模态阻尼比测量方法，其特征在于，
所述基于模态阻尼比测量试验件自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件(7)的阻尼比，具体为：
基于模态阻尼比测量试验件自由振动位移，得出模态阻尼比测量试验件自由振荡包线；
基于模态阻尼比测量试验件自由振荡包线，得出模态阻尼比测量试验件(7)的阻尼比。
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