
主编:韩冰
创刊:计测技术
国际标准刊号:ISSN 1674-5795
国内统一刊号:CN 11-5347/TB
国内邮发代号:80-441
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2024, 44(5). DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2024.05.02
摘要:为解决叶端定时采样信号的欠采样问题并应对传感器的局限性,提出了一种使用单传感器测量数据的叶片固有频率提取方法,通过构造多种虚拟信号将测量信号进行频移,提取动态变化信号的频率成分,结合先验信息提取叶片的固有频率信息。基于仿真和实验验证了该方法在固有频率提取上的有效性和准确性,同时展示了其在小样本数据处理上的潜力。该方法仅使用一支叶端定时传感器,克服了传感器布局的限制,在传感器使用数量最低的情况下,解决了欠采样带来的频率混叠问题,有望为航空发动机转子叶片在线监测提供技术支持。
2024, 44(5). DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2024.05.03
摘要:为解决结构数字孪生系统构建、结构健康监测系统搭建以及部分结构关键信息获取等过程中传感器的布局设计(布设)优化问题,研究了基于人工鱼群算法(Artificial Fish Swarms Algorithm, AFSA)的电阻应变传感器布设优化方法。分析了智能仿生优化算法中应用较广泛的遗传算法(Genetic Algorithm, GA)、粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)、AFSA的优势与不足,初步确定以AFSA作为电阻应变传感器布设优化方法的核心算法;以机翼长桁含孔结构为研究对象进行有限元分析,确定了应力集中部位为关键部位;根据AFSA的基本原理构建了电阻应变传感器布设区域坐标系,进行传感器布设问题向人工鱼群游动规则的转化,以及电阻应变传感器布设位置的寻优分析;最后,以传感器覆盖面积、优化所用时间为指标,对GA、PSO、AFSA的优化结果分别进行评估,进一步验证了此方法的有效性。基于AFSA的电阻应变传感器布设优化方法实现了对电阻应变传感器布设位置的快速优化,可根据具体工况随时修改鱼群游动规则及传感器数量,实用性较强,为数字孪生、结构健康监测等系统构建过程中的传感器布设问题提供解决方案与技术参考。
2024, 44(5). DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2024.05.04
摘要:为解决热电偶时间常数常规标定方法周期长、成本高、无法在线标定的问题,介绍了一种基于回路电流阶跃响应(Loop Current Step Response, LCSR)的热电偶时间常数原位在线标定方法(简称“LCSR法”),重点阐述了LCSR法的基本原理和标定方法,开展了实验室环境下热风洞法与LCSR法时间常数实验对比研究,实验表明:LCSR法标定周期远低于热风洞法,且时间常数标定结果基本一致。最后,探讨了温度畸变真实环境下原位在线标定的测试应用前景。
2024, 44(5). DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2024.05.06
摘要:为了解决飞行器高速飞行过程中精细化感知壁面静态压力分布与动态压力变化的复杂问题,通过精细配比聚二甲基硅烷?碳纳米管(Polydimethylsilane?Carbon Nanotubes, PDMS?CNTs)的材料浓度,并键合连接传感器的电极层和介电层,研制了一款基于PDMS介电材料的电容式柔性压力传感器,克服了传感器电极层和介电层界面摩擦、能量损耗失配的难点。通过静 / 动态性能验证实验,验证了传感器的静态压力分布以及动态压力变化。结果显示,所研制的传感器在检测 0.1 ~ 104.9 kPa 静态压力的同时,能够实现10 ~ 2 000 Hz振动频率条件下的动态压力检测,具有良好的静 / 动态压力感知能力。可将此柔性压力传感器应用于飞行器复杂的曲面结构,其在优化飞行器的气动外形方面具有良好的应用前景。
2024, 44(5). DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2024.05.07
摘要:针对当前声表面波扭矩检测技术在理论分析、算法设计、实验测试方面的现状和存在的问题,研究基于声表面波(Surface Acoustic Wave, SAW)谐振器的扭矩检测技术。根据扭矩在转轴和谐振器之间以应变形式传递的特点,建立拉格朗日坐标系下的应变偏载理论模型。定义频率扭矩系数作为切型优化的指标,基于频分多址原理设计制作4个声表面波谐振器。根据声表面波谐振器的回波特性,总结谐振频率的测量方法及特点。分别搭建静态、动态扭矩无线检测系统,静态检测系统采用扫频测强度方法,通过“大步长粗扫”结合“小步长细扫”的扫频方案增强实时性,并提高频率测量精度;动态检测系统采用载波频率测量方法,通过“频域三次样条插值”解决频谱分辨力不足、扭矩测量精度过低的问题。实验结果显示:当无线检测距离大于20 cm、扭矩测量范围为-80 ~ 80 N·m时,静态检测系统最大测量误差不超过1 N·m;当无线检测距离大于20 cm、扭矩测量范围为0 ~ 80 N·m、转速不高于600 r / min时,动态检测系统最大测量误差不超过3 N·m,验证了基于声表面波谐振器的扭矩检测系统的有效性,为高精度扭矩检测提供了新思路。
主编:韩冰
创刊:计测技术
国际标准刊号:ISSN 1674-5795
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