[发明专利]外式强迫振动动导数试验的振动角位移测量装置及方法

权利要求书

1.外式强迫振动动导数试验的振动角位移测量方法，所述外式强迫振动动导数试验中支杆(1)将被测模型支撑并带动被测模型绕沿支杆(1)轴往复旋转振动，其特征在于包括如下步骤：

(1)、在支杆(1)一侧固定安装测量平台(3)；所述测量平台(3)上设有一个平面与支杆(1)的轴线平行且垂直于支杆(1)的横截面，记为激光测量平面(2)；

(2)、固定设置一个激光位移传感器(4)，使得激光位移传感器(4)发出的激光光线对着激光测量平面(2)，所述激光光线与激光测量平面(2)的法线方向之间的夹角足够小，其正切值能够采用该夹角角度值等效，所述激光测量平面(2)在整个动导数试验过程中都能落入激光位移传感器(4)的测量范围；

(3)、定义激光位移传感器(4)与激光测量平面(2)之间沿激光光线(5)方向的距离为线位移d，推导振动角位移θ与线位移d之间的关系式，通过静态标定方法确定振动角位移θ与线位移d之间的关系式；

所述振动角位移θ与线位移d之间的关系式为线性关系式：

θ＝k×d+b

式中，k、b分别为斜率和常数项；

(4)、开展外式强迫振动动导数试验，测量记录线位移d的数据，按照步骤(3)所确定的关系式间接计算得到振动角位移θ；

所述步骤(3)中静态标定方法确定振动角位移θ与线位移d之间的线性关系式的具体方法为：

(3.1)、按照设定的阶梯序列θ＝(θ1、…、θn)依次设定振动角位移θ，每个角度到位后测量记录该振动角位移θ下，激光位移传感器(4)与激光测量平面(2)之间沿激光光线(5)方向的距离，记为线位移d＝(d1、…、dn)；

(3.2)、将振动角位移θ与线位移d的数据进行线性拟合，计算得到线性关系式的斜率k和常数项b，从而确定振动角位移θ与线位移d之间的关系式。

2.根据权利要求1所述的外式强迫振动动导数试验的振动角位移测量方法，其特征在于所述动导数试验的角位移振幅在2°～5°范围内。

3.根据权利要求1所述的外式强迫振动动导数试验的振动角位移测量方法，其特征在于所述步骤(3.2)采用最小二乘法进行线性拟合。

4.根据权利要求1所述的外式强迫振动动导数试验的振动角位移测量方法，其特征在于所述激光位移传感器(4)为激光光学三角反射式位移传感器。

5.外式强迫振动动导数试验的振动角位移测量装置，外式强迫振动动导数试验中支杆(1)将被测模型支撑并带动被测模型绕沿支杆(1)轴往复旋转振动，其特征在于包括测量平台(3)、激光位移传感器(4)、测量计算模块；

测量平台(3)上设有一个平面记为激光测量平面(2)，测量平台(3)固定安装在支杆(1)一侧，随着支杆往复旋转振动，使得激光测量平面(2)与支杆(1)的轴线平行且垂直于支杆(1)的横截面；

激光位移传感器(4)，用于实时测量激光位移传感器(4)与激光测量平面(2)之间沿激光光线(5)方向的距离，记为线位移d，并将线位移d发送至测量计算模块；所述激光光线与激光测量平面(2)的法线方向之间的夹角足够小，其正切值能够采用该夹角角度值等效，所述激光测量平面(2)在整个动导数试验过程中都能落入激光位移传感器(4)的测量范围；

测量计算模块，采用将线位移d代入振动角位移θ与线位移d之间的关系式，计算得到振动角位移θ；

所述振动角位移θ与线位移d之间的关系式为线性关系式：

θ＝k×d+b

式中，k、b分别为斜率和常数项；

所述振动角位移θ与线位移d之间的线性关系式通过静态标定方法确定，具体为：

(a)、按照设定的阶梯序列θ＝(θ1、…、θn)依次设定振动角位移θ，每个角度到位后测量记录该振动角位移θ下，激光位移传感器(4)与激光测量平面(2)之间沿激光光线(5)方向的距离，记为线位移d＝(d1、…、dn)；

(b)、将振动角位移θ与线位移d的数据进行线性拟合，计算得到线性关系式的斜率k和常数项b，从而确定振动角位移θ与线位移d之间的关系式。

6.根据权利要求5所述的外式强迫振动动导数试验的振动角位移测量装置，其特征在于所述动导数试验的角位移振幅在2°～5°范围内。

7.根据权利要求5所述的外式强迫振动动导数试验的振动角位移测量装置，其特征在于所述激光位移传感器(4)为激光光学三角反射式位移传感器。