基于PSD的模型姿态角和振动测量技术原理性研究

为了适应风洞发展的需要,满足风洞测量技术精细化、多样化的要求,开展了基于位置敏感器件(PSD)技术的模型姿态角测量系统的原理性研究.对PSD探测头进行了详细设计,完成了姿态角测量试验平台和数据采集处理系统,并开展了初步的测量试验.通过原理性试验证明,测量系统的测量范围为-10°~10°,测量准确度为0.036°,测量精度为0.016°.还对系统应用于振动的测量进行了原理性的研究,获得了初步的研究数据.随着进一步的细化和精确度的进一步提高,基于PSD技术的模型姿态角测量系统在风洞模型的姿态和振动测量、姿态角测量机构的标定和检定、视频测量系统的相互验证等领域具有非常大的应用潜力.     

基于图像处理技术的仪表非接触测量

介绍了基于图像处理技术的仪表非接触测量系统的组成及工作原理。针对指针式仪表非接触测量中的指针信号提取,在基于点Hough变换拟合其圆心与半径以及中心投影法确定指针的大概位置的基础上,提出了一种基于亚像素定位的方法应用于拟合指针直线,从而实现指针式仪表高精度的自动检定。实验表明,该方法具有快速、准确等特点。     

壁湍流摩阻时空信号无接触测量实验研究

壁湍流摩擦阻力的产生机理与实验测量是壁湍流基础研究中的重要课题,关系到流动减阻发展和工程技术变革。在壁湍流复杂相干结构迁移演化过程中,会引起内外区强烈的动量交换,使黏性底层速度梯度呈现时空变化,即局部摩擦阻力与相干结构迁移演化呈现时空关联特性。目前鲜有实验测量技术能同时对摩擦阻力时空信号及与其关联的湍流结构发展演化过程进行精准、同步的测量。作为一种无接触的流场测量方法, PIV在摩擦阻力测量方面不断被寄予厚望。本文基于高时空分辨率2D2C TRPIV时序流场的粒子图像数据,开发了一种可调时空分辨率互相关算法（Adjustable Spatio-Temporal Resolution Cross Correlation, ASTRCC）。利用该算法计算了具有高时空分辨率的壁面摩擦阻力,探究了摩擦阻力的空间波动性与时间延迟性,并从时空演化角度探索了壁湍流相干结构与局部流场摩擦阻力的时空关联特性,验证了该算法的正确性。     

基于非接触测量技术的低速风洞连续扫描试验技术研究

基于Optotrak非接触光学测量系统,建立了风洞试验模型三维姿态角测量方法,实现了模型姿态角的高精度、实时、外触发时钟同步测量.基于该方法测量模型三维实时姿态角,在FL-14低速风洞开展了张线尾撑下YF-16飞机1:9标模纵、横向连续扫描测力试验.试验结果表明,在0.3°/s的扫描速率下,连续扫描与步进试验数据比对一致性好,各气动分量同期重复性达到国军标合格或先进指标.连续扫描试验获得了更为详尽完整的气动特性信息,同时显著提升了试验效率.     

贴片云纹干涉法测量离面位移及振动

将全息胶片用特种胶粘贴到试件表面,用加载前后两次曝光法得到全息云纹,然后使胶片与测试对象分离后进行处理,这种可分离处理的贴片云纹干涉法在面内位移及应变场测量中已获得成功应用。它具有实验周期短、工艺简单、测量精度高等优点。本文首次提出采用非对称双光束入射贴片云纹干涉法,在忽略较小面内位移影响的前提下可获得离面位移及振幅场。文中用付里叶光学验证了面内位移定量公式,推导了离面位移及振动的计算公式,并对测量精度及灵敏度作了讨论。最后给出了对悬臂梁挠度及矩形板横向振动的测试结果。本文的工作扩大了贴片云纹干涉法的应用范围,对工程实际应用具有一定价值。     

关于微小振动的激光多普勒测量

星载红外遥感器辐射定标时,由于空间模拟设备真空系统启动的产生的振动不可避免地对辐射定标光学系统产生影响,使光学元件偏离理想光轴,从而影响定标精度。为了衡量振动对光学系统的影响,需对真空系统启动时产生的振动进行测量,包括振动频率和振幅。采用了精度较高的激光多普勒测量方法,满足振动测量的要求。     

振动环境试验力参数测量技术研究

目前美欧航天界在航天器振动环境试验中,已将采用力限制控制技术形成一项技术标准,主要目的是减少试验中造成过试验的几率,我国航天部门也开始针对此项技术进行应用研究。在力限制控制技术中如何保证力参数测量的实施和准确性是进行此项研究的关键技术之一,文中主要介绍在此项研究中多分量力参数测量的实施过程,及测量的数据结果和数据分析,目的是对振动试验环境使用测力单元进行力参数测量技术进行一次总结,为进一步开展力参数测量技术的研究积累经验。     

压强场非接触测量新建议

掺有碘分子的流动流体,在激光的作用下会产生感应的荧光发射,激光感应的碘分子荧光包含有压强的信息,采用成像法,得到的是压强场在一个平面上的分布,因而这一测量是多点测量。作者测量了压强对激光感应的碘分子荧光的影响,去除喇曼散射引起的散射峰,提出了直接利用激光感应的荧光测量流动流体的压强场的非接触测量新方法,还探讨了这一方法的理论和实验方案。     

燃烧室结构高温变形非接触测量试验研究

为获得地面试验中主动冷却燃烧室在高温状态下的结构总变形和局部应变,基于数字图像相关法开展了非接触测量试验研究。分别采用加速鲁棒特征算法和改进的圆柱曲面数字图像相关法完成了燃烧室结构总变形和局部应变测量及分析。测量结果表明,燃烧室稳定工作条件下,结构轴向总变形约4.8 mm、局部平均应变约0.0049。测量结果与工程粗略估算结果比较吻合,说明所使用的非接触测量方法有效,能够支撑燃烧室热结构设计,测量数据能够用于三维结构强度数值计算的验证。

     

基于加速度测量的智能桁架结构振动主动控制

加速度传感器具有频带宽、结构简单、重量轻等优点而获得了广泛使用,因此研究基于加速度测量的结构控制系统具有较大的实用价值。文中的只能获得加速度时,采用模态滤波器技术实现从物理加速度响应解耦得到单模态加速度的响应。然后改变Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ观测器的结构形式,从模态加速度响应观测得到模态们移和模态速度响应。基于模态滤波器和最优控制理论,采用独立模态空间控制策略,实现了具有密集模态的三维柔性智能桁架结构     

基于BOS技术的密度场测量研究

背景纹影技术是一种基于图像的大视场、非接触的定量流场测试技术,在流场测量中有着广阔的应用前景。详细介绍了背景纹影技术的基本原理,并从理论上对系统灵敏度以及空间分辨率进行了深入分析。根据背景纹影技术原理,深入设计了背景斑点图案,搭建了密度场测量系统,基于火焰流场和喷流流场开展了定量测量研究,并给出了流场密度和温度分布测量结果。结果表明,背景纹影技术可以便捷、有效地实现流场密度测量和温度测量,为实现大视场定量的流场密度测量提供了一种简洁有效的方法。     

二次成像法在风洞模型自由飞运动记录中的应用

风洞模型自由飞是一种无支杆干扰的非接触式气动特性测量方法。为获得相对于实验室固定坐标系的精确的模型姿态和位置测量值,必须在成像照片中有固定坐标系框架标志的清晰影像。本文描述了在高超声速脉冲风洞中模型自由飞运动记录中二次成像法的应用。以０．１ｍｍ细线所构成的正交实验室固定坐标框架置于模型运动记录的第一次成像面上,然后用高速鼓轮相机记录模型自由飞相对于坐标系运动的清晰照片,从而获得模型在高超声速（Ｍ＿∞＝９．９）流动条件下的静、动稳定性导数的有效结果。     

内外流耦合作用下柔性立管振动响应特性研究

柔性立管广泛应用于海洋油气等矿产资源的输送,在内部流体与外部海流的夹击下极易产生复杂的振动响应,一旦发生疲劳失效,就会造成严重的环境污染。在循环水槽中开展了单相内流与非线性剪切外流耦合作用下悬链线型柔性立管的振动响应测试,采用高速摄像非介入测试方法捕捉了悬链线型柔性立管的振动位移。通过改变非线性剪切外流的约化速度（$U_{text{,r}}^{text{m}}$ = 3.55～44.69）和内流流速（u_i = 0.674～1.651 m/s）,分析了内流流速对柔性立管振动响应的影响规律,剖析了不同流动工况下平面外振幅、振频的时空响应特性及振动模态的演变。实验结果表明：与纯外流激发的涡激振动相比,内流的存在使柔性立管的振幅增大,且振动模态转换发生在更低的约化速度,随着内流流速的增大,相邻模态间发生模态转换的临界约化速度越来越低;在本实验测试工况下,当柔性立管在纯外流作用下发生锁频振动时,振动模态没有发生改变,而在外流涡激振动处于模态过渡区时,内流的输送易使高阶模态在更低的约化速度时出现。     

翼尖附近流场研究及帆片减阻机理

在１米低速风洞中，对半展长直机翼翼尖用围空间流场进行了详细地研究，并分析了翼尖帆片的增升减阻机理。根据理论计算并结合试验结果设计的翼尖机片，经大低速风洞全机模型试验证明：翼尖装三个机片可使全机诱导阻力因子减小２１．４９％。这可供帆片设计时参考。     

强声条件下管道气体流动特性的研究

用实验手段研究强声场对管道内气体流动的影响.通过声强、频率的变化得到了一系列流动特性的变化,从而证实了强声场诱发湍流的存在,有助于进一步开展声凝聚的研究.     

稳定分层湍流的PIV实验研究

在自行建立分层湍流实验装置的基础上,进行了一系列分层湍流的实验研究,运用激光诱导荧光(LIF)流动显示技术和PIV流场测量技术,定性研究了剪切和分层对湍流混合和湍流结构的影响.实验结果发现:剪切促进湍流混合,稳定分层抑制湍流混合,而且分层使得混合层内的湍流结构变得扁平和细长,同时还发现了混合层内涡旋的拉伸、合并、扭曲和变形等复杂的流动现象,特别是发现了其中的旋转涡对和反旋转涡对以及对湍流输运起重要作用的手指状结构.     

多点正弦模态试验技术的注记

探讨了多点稳态正弦激振模态试验技术的几个问题，利用离散傅立叶变换的正弦信号数据处理方法和实现，多点稳态正弦激振频响函数估计方法，利用测试频响函数确定多点正弦相位共振试验的适调激振力分布的奇异值分解方法，给出了两咎利用相位共振试验确定结构参数的计算方法。     

直升机周期振动及导弹发射振动随机性分析

就直升机振动周期分量的随机性及导弹发射振动的随机性进行了讨论。对周期分量的随机性,采用频域正弦、随机分离技术作统计分析,发现定常飞行状态下,周期分量为确定性量,随机波动由测量和分析噪声引起;非定常飞行状态下,由于流场的随机性及旋翼有较大的操纵量变化,周期分量为随机变量,符合正态分布。对导弹发射引起的非平稳随机振动,发现可通过数学建模及滤波分离求得该过程基本的时变数字特征,通过能谱分析可获得对减震装置减震效果的定量评价。     

SM－2100瞬态数据采集与处理系统的开发应用

ＳＭ－２１００瞬态信号采集与处理系统是从日本引进的大型成套设备。本文简述了该系统的内部结构、分析功能和外部设备，并指出了它们的应用特点，着重介绍了在信号分析、炮风洞和激波管的参数测量、建筑物的振动分析及计量标定等方面的应用情况，并有实际例证，尤其在他风洞和激波管参数测量方面的应用，反应了该系统在快速、瞬态信号测量方面的应用价值，从而为进一步开发该系统的广泛应用领域提供了有效的途径，也在引进、消化、吸收方面积累了一定的经验。