非定常大振幅振荡试验数据处理研究

在大振幅振荡风洞试验过程中,去除测量数据信号中的噪声、对齐初读数和吹风数中的角度序列和力信号序列是获得准确大振幅试验数据的两个关键问题。文中介绍了全相位数字滤波原理和处理非定常试验数据方法,并推导了全相位处理数据理论计算公式,通过对天平各通道力信号进行频谱分析来确定滤波的截止频率。对移相位、插值拟合、移动最小二乘拟合3种对齐初读数和吹风数方法进行了详细介绍,并比较了3种方法处理试验数据结果。结果表明,在有噪声的信号中,全相位数字滤波能够减少滤波过程中信号相位和幅值失真,3种对齐数据方法处理试验数据结果比较一致、合理。     

大攻角多分量强迫振动实验技术

北京大学低速风洞新研制的大攻角强迫振动实验设备可迫使模型绕其体轴做单自由度俯仰、偏航、或滚转振动,由六分量应变天平感受气动反作用力和力矩,测量仪器按相关滤波原理将它们分解为同相分量和正交分量。仪器具有很高的分辨度和精度,能测出组合形式的全部18个同相导数和18个正交导数。该设备具有很大的攻角范围和侧滑角范围,并具有足够大的振动频率和振幅范围,实验风速可从20米/秒至50米/秒。强迫振动风洞实验的全过程都在微机控制下自动、实时地完成。通过某教练机的强迫振动实验和不同方法的对比实验表明,该设备能较好地测量出组合形式的全部阻尼导数、交叉导数和交叉耦合导数。     

对脉冲型数据的一种数字滤波技术

本文提出了一种用于处理动态实验脉冲型数据的数字滤波技术。首先,识别和剔除数据中的野值并加以补正,然后使用最小二乘法15点二阶算式对数据进行滤波,对于脉冲幅值较大的数据可多次滤波,以得到更接近于真实值的数据。用数字滤波技术作动态点估算,对测量数据具有频域滤波和数据平滑化功能,其特点是简单、实用,应用性强。算例表明,对于脉冲型数据和混有高频噪声的动态测量数据的滤波效果是良好的,给出了原数据的有用信息和基本特征。     

一种新颖的侧滑振动导数实验技术

北京大学低速风洞中采用一种新的测量侧滑振动导数的原理和技术，它利用同一强迫振动装置，更换少许运动转换件和支杆，实现五种单自由度强迫振动，由六分量天平和相关滤波仪器测量出全部组合导数和下洗时差导数，而侧滑振动导数是通过对应的侧滑－滚转振动与演转振动测出的组合导数之差得到的。本文给出了某教练机大攻角侧洗时差导数的典型结果。     

数字滤波器在非定常气动实验数据处理中的应用

过失速非定常气动测力和大迎角动导数等实验数据是动态的,其背景噪声和机械振动对天平测力的干扰很大,有时无法获得有用数据,为此必须对数据进行数字滤波处理。本文主要介绍数字滤波器的建立和应用,以及滤波器参数的选择对气动特性的影响。     

俯仰-滚转动导数天平装置

本文介绍俯仰-滚转动导数天平装置,着重介绍其运动机构和测量机构。此裝置已经做过三期实验,重点介绍第三期实验用的改进型。装置的特点是 M_z 电桥电气中心、俯仰运动转心、模型气动参考中心和模型质心四心重合。俯仰振动是由步进电机驱动的,通过轴承支撑的模型又能在气动力驱动下自由滚转。俯仰频率和滚转速度被 LDC-825计数器和 B·K 公司转速计记录。模型的俯仰力矩 M_z和俯仰角θ值分别用应变电桥测量。信号被 Neff-720系统和 XR-7000磁带机进行数据采集处理和模拟量记录显示。这是国内第一套成功地用于跨超声速风洞飞机模型实验,四心重合的俯仰-滚转实验装置。力矩 M_z 和俯仰角θ的输出信号是非常满意的,已经为某预研型号提供了(?)导数的测量结果。     

无人机螺旋桨实验天平的研制

螺旋桨实验是一种非常规实验 ,其特点决定了螺旋桨天平的特殊性。为了探索新的扭矩测量方法 ,准确研究螺旋桨的性能 ,设计了螺旋桨实验专用天平。该天平是同步旋转应变天平 ,实验中天平随螺旋桨高速旋转。天平设计要保证质量分布均匀 ,采用特制滑环引出电信号 ,并且天平后端用支架支撑以减小振动。该天平较一般固定式天平复杂 ,但更合理地解决了扭矩测量问题。实验结果表明 ,天平总体方案正确 ,设计合理 ,测量精度高 ,有效解决了小型螺旋桨实验问题     

高速半模型纵向动安定性导数实验技术初步研究

本文较全面地讨论了当采用不同的振动法,即自由振动法和强迫振动法时,用半模型测定飞行器纵向动导数的基本原理和实验方法。介绍了自行设计、制造的动天平概况。根据在我院250×200mm~2高速风洞中对三角翼的初步测试结果,与FFA62实验结果相比较表明该动天平是适用的。但在实验中发现不少问题,故在文章最后部分提出了改进的意见和今后努力的方向。     

ANSYS在压电天平设计中的应用

利用ANSYS力电耦合的有限元分析方法,对一台三分量压电天平的性能进行评估。主要进行了静力、模态和瞬态响应特性分析,静力分析的目的是获得天平输出与施加载荷之间的关系,评估压电天平各分量的主灵敏度系数和分量间干扰灵敏度系数;模态分析的主要目的是获得压电天平的各阶振动频率和振型,用于评估天平的频率响应特性;瞬态响应特性分析主要用于评估天平在瞬态载荷下的响应特性,评估加速度计惯性补偿的有效性。ANSYS分析结果表明:压电天平的各分量主灵敏度较高,具有较好的分量间抗干扰能力,设计的天平频响较高,加速度计实现了对天平输出信号中惯性振动信号的补偿,能够满足激波风洞测力试验的需求。天平校准和风洞试验结果表明:天平的实际性能与有限元评估结果一致。     

风洞模型-支撑系统涡激振动测量与分析

以0.55m×0.4m低湍流航空声学风洞某模型及其支撑系统为研究对象,采用基于加速度传感器直接测量支撑系统和热线间接测量模型尾流相结合的方法,测量并分析了风洞模型-支撑系统的涡激振动模态,给出了测量方案和数据处理方法。采用基于加速度传感器的功率谱分析方法,获得了模型-支撑系统的三阶振动频率分别为31.1、120.9和221.4Hz;采用基于加速度传感器的频域滤波和频域积分方法,提高了有效信号的信噪比,获得了模型-支撑系统振动的振型和振动节点位置;采用热线测量模型尾流分离涡脱落频率的方法,获得了模型一阶和二阶振动的尾流涡激频率分别为31.1和124.1 Hz,并从测量尾流速度脉动量获得了模型振幅变化和抖振边界信息。实验结果表明,采用热线测量模型尾流从而分析模型振动的方法,有利于小尺度的模型振动测量,而且相对于加速度传感器装于模型表面的直接测量方法而言,对试验模型的绕流流场干扰较小,为测量风洞试验模型的涡激振动模态提供了一种方法。     

非定常试验数据处理中数字滤波器的设计

为了对非定常试验数据进行处理,笔者设计了一款数字低通滤波器,有效地减弱了信号中的噪声和干扰,并已成功用于试验中。文中介绍了该滤波器的设计方法,并给出了理论计算公式以及在非定常试验数据处理上的应用情况。     

混凝土检测中基于数字滤波的传感器补偿方法

在超声探测中,为了获得信号最大响应幅度,通常都选用传感器的谐振频率作为探测频率.然而,这样会给探测信号带来较严重的振铃效应,影响反射信号的识别与提取,从而降低探测分辨力.本文提出了一种基于数字滤波方法,有效地对不理想的超声传感器频响特征进行了补偿.首先基于系统辨识算法建立了发射和接收传感器的离散传递函数模型,然后通过一个数字补偿滤波器建立补偿模型,用于抑制传感器的振铃效应.对这种方法的实际效果进行了实验验证,通过水浸测试获得传感器的标定数据,并基于这些数据建立补偿模型.实验结果表明混凝土底面反射信号能够从原混叠信号中被清晰地识别.     

声学风洞流场低湍流度及频谱测量研究

采用热线风速仪对5.5m×4m 低湍流航空声学风洞闭口试验段低湍流度流场进行测量,根据对干扰信号的分析,提出了高通惯性衰减滤波方法,并与一般数据处理方法进行了比较,给出了流场测量方案、方法和结果。采用功率谱方法和斯特罗哈数方法分析脉动速度信号中的干扰噪声,发现40Hz~10kHz 频谱范围内同时存在电磁干扰噪声和支架干扰噪声。比较分析了0.5Hz~5kHz 带通滤波方法、电磁噪声解耦方法和0.5Hz 高通惯性衰减滤波方法对干扰信号的滤除效果,采用0.5Hz 高通惯性衰减滤波方法获得了流场低湍流度数据,流场速度30~100m/s 的湍流度平均值小于0.05%。实验结果表明,高通惯性衰减滤波方法可以有效控制干扰信号对测量结果的影响程度,为低湍流度流场信号处理提供了一种方法。     

多机测控系统在风洞试验研究中的应用

一种多计算机数据自动采集、处理和控制系统成功地应用于大迎角气动特性研究的风洞试验中,实现了大迎角非对称裁荷的主动控制和数据处理。系统主要由硬、软件两部分组成。硬件包括:中心计算机、控制机、A/D 转换器、接口等;软件包括:数据采集、处理、控制及其算法等程序。其中主动控制部分能满足目标函数的控制要求。且干扰、误动作影响小,工作可靠性强。具有适应范围广、实现容易、成本低等特点,为测控技术多机网络实现计算机风洞测控技术应用积累了实践经验,给风洞-计算机一体化的研究提供了技术资料。     

基于LabVIEW平台的数字抽取滤波器的设计与应用

介绍了基于LabVIEW平台的数字抽取滤波器的设计。该方法是对高采样率的数据进行低通数字滤波，然后对结果用1／K倍重新采样，将数字信号频带压缩K倍，从而实现动态测试较大的动态范围要求和划分频带要求，数字抽取滤波器的设计包含调制，数字滤波和抽取三方面，LabVIEW是一种基于图形编程语言（G语言）的开发环境，采用交互界面设计，模块化编程，该滤波器也是作者正在研制的动态测试分析虚拟仪器的一个重要组成部分。本文给出了在LabVIEW平台上所进行数字抽取滤波器的设计原理，仿真结果和在动态数字信号分析中的应用。     

2.4犿跨声速风洞连续变迎角试验关键技术研究

在2.4m跨声速风洞开展连续变迎角试验技术研究中,遇到了3个难题:跨声速流场被持续扰动,快速精确补偿困难;试验有用信号频率与干扰信号频率产生重叠,降噪处理困难;信号间不同步对试验数据的影响增大,信号精确同步困难。采用总静压滤波优化和PID(Proportional Integral Differential)调节优化等方法提高流场快速跟随性,硬件+软件+小波等复合滤波方式进行降噪处理,并利用互相关函数实现各信号的精确同步,建立了2.4m跨声速风洞连续变迎角试验技术。使用J7等标模对该项技术进行了验证,结果表明,上述问题均得到有效解决,连续变迎角试验流场犕犪数稳定在±0.002范围内,数据的精准度达到阶梯测力试验水平。     

综合低空突防系统分布式仿真平台的设计与实现

为了满足综合低空空防系统试飞验证的需要，开发了一套基于局域网（LAN）环境的综合空突防系统分布式仿真平台。该平台将数字地图地面站、TF／TA计算机、三维显示图形工作站连接在一起，各自完成相应的功能，并由数字地图地面站作为控制中心监控和协调整个系统的运行，实现了综合低空突防系统的一体化仿真。通过运用Socket编程和DCOM技术，实现了不同操作系统平台之间的数据通讯和信息传输。整个系统在局域网、跨平台环境下运行良好。，     

一种基于白噪声的多点激励随机信号生成方法

为提高多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)线性随机振动试验系统中具有相关特性的多路驱动信号生成精度,基于驱动谱非负定Hermite特性及矩阵分解理论提出了一种CD(Cholesky decomposition)白噪声滤波信号生成方法。构造具有特定"频响特性"的传递系统,将一系列独立白噪声通过该系统得到具有预期相干特性、相位差以及自谱的平稳随机信号。建立悬臂梁两输入两输出线性振动系统仿真模型,将传统傅里叶逆变换时频转换方法与CD滤波法生成的驱动信号进行对比分析。结果表明新方法精度与参考值误差不足1dB。两轴振动试验验证结果表明,应用CD法既满足工程实际标准需求,又为振动环境试验提供理论依据。     

基于剪裁技术考虑的某冲击试验分析

利用环境工程剪裁技术对某冲击试验的结果进行分析,结果表明,按照引用标准评定为"超差"的试验,当考虑到试验件结构的特性并进行必要的数据转换后,试验结果是有效。首先分析造成超差的原因为天线组件的剩余响应,然后通过频域数字滤波进行数据转换。