基于虚拟校准技术的应变天平设计准度分析.pdfVIP

文章编号：CARS-2013-1561 基于虚拟校准技术的应变天平设计准度分析 赵亮亮，胡国风，薛 伟 （中国空气动力研究与发展中心低速所，四川 622662） 摘 要： 由于传统应变天平设计的局限性，基于虚拟校准技术的应变天平设计方法得到广泛应用。基于此技 术，成功的案例有很多，甚至虚拟校准的指标是衡量天平设计方案优劣的准绳。然而，天平虚拟校准结果与实 际校准结果是否吻合，或者说虚拟校准分析的准不准，鲜有分析研究。文中选取若干台样本天平，通过虚拟校 准结果与实际校准结果的对比分析，重点考核了灵敏度、一次干扰量、刚度系数等关键指标的吻合度，验证了 应用虚拟校准技术设计天平的有效性，并指出了采用此技术进行天平设计时应注意的一些问题。 关键词：虚拟校准；天平设计；灵敏度；有限元分析 准，哪些是可靠的、可靠的程度有多少等不 0 引 言 容忽视。如果，虚拟校准分析的指标和实际 风洞天平是风洞测力试验中最重要的测 静校指标一致、吻合，是否可以上升为标 量装置，性能优异的天平是获取高质量风洞 准、规范？文中通过样本天平（校准结果比 试验数据的前提[1] 。天平的性能是由设计、加 较好，外观构型具有普遍性）实际校准与虚 工、贴片、校准等诸多环节决定的。在加 拟校准的对比分析，考核了灵敏度、一次干 工、贴片、校准相对稳定的前提下，天平设 扰量、刚度系数等关键参数的吻合度，揭示 计对最终天平性能有至关重要的决定作用。 了应用“虚拟校准”技术设计天平时应注意的问 如果在天平设计阶段就能准确的获取分量灵 题。 敏度、变形大小等重要信息，无疑会极大的 1 虚拟校准简介 提高天平的设计成功率。由此，“虚拟校准”[2] 灵敏度、刚度、强度等是决定应变天平 技 术 应 运 而 生 。 即 利 用 Catia 、 UG 、 性能的重要指标。应变天平的设计者总是希 Solidworks等强大的三维造型、虚拟样机分析 望天平有足够的强度，又具有较高的灵敏 功能，按照天平静校的一般流程，提取应 度、较高的刚度、分量之间的相互干扰足够 变、应力、安全系数等敏感信息加以分析整 小，这样的天平性能一般会比较好。如何在 理，最终换算为所关心的分量灵敏度、刚度 应变天平设计阶段获取这些信息，即是“虚 等指标，借此评判天平设计的优劣。这种方 拟校准”要解决的问题。 法较传统的解析计算设计方法无疑是一次极 a 灵敏度。应变天平测量电路一般采用惠 大的飞跃：考虑了解析法设计时的一些假 斯顿全桥电路，直流恒压源激励。分量输出 设、前提；拓宽了天平设计思路，促成了新 信号是若干个电桥输出信号的组合，单电桥 式结构的应用；较为全面的考核了天平的性 输出电压信号为： 能指标。 ΔB K U (ε =+ ε − ε − ε ) / 4 K U ε n g s 1 3 2 4 g s n 然而，这些指标与最终的指标是否一