一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其利用激振器通過(guò)加載桿將激勵(lì)載荷施加到高阻尼微幅隔振器上；力傳感器I將施加到高阻尼微幅隔振器上的激勵(lì)載荷實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)；加速度傳感器I和加速度傳感器II實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器兩端的加速度值；力傳感器II實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器輸出的力值；數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集并記錄加速度傳感器I、加速度傳感器II和力傳感器II的測(cè)量數(shù)據(jù)；利用數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)獲得激勵(lì)頻率下高阻尼微幅隔振器的遲滯環(huán)曲線，即恢復(fù)力Fd?相對(duì)位移x曲線；控制系統(tǒng)則根據(jù)力傳感器I反饋的激勵(lì)載荷，結(jié)合恢復(fù)力Fd?相對(duì)位移x曲線控制控制驅(qū)動(dòng)器對(duì)激振器輸出載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，以進(jìn)行性能測(cè)試。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于航天器件性能測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著遙感衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，對(duì)地光學(xué)成像相機(jī)、對(duì)地測(cè)繪相機(jī)、測(cè)繪雷達(dá)等載荷的 成像精度越來(lái)越高，對(duì)微振動(dòng)干擾更加敏感。為有效抑制微振動(dòng)的干擾，保證成像精度，這 類(lèi)衛(wèi)星一般都采用了具有大阻尼、微變形（即微振幅)特點(diǎn)的隔振器，比如"一種微幅高承載 高阻尼微動(dòng)隔振器"發(fā)明的微動(dòng)隔振器。
[0003] 準(zhǔn)確的性能參數(shù)值（即阻尼系數(shù)和剛度系數(shù))是隔振器優(yōu)化與選型、衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì) 與評(píng)估的重要依據(jù)。因此，為保證隔振器設(shè)計(jì)的正確性和衛(wèi)星微振動(dòng)抑制的有效性，需要對(duì) 高阻尼微幅隔振器的性能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)試。常用的測(cè)試方法有半功率帶寬法、自由衰減法 等，這些方法的前提假設(shè)均為小阻尼，對(duì)于高阻尼的隔振器，其測(cè)試誤差較大。此外，工程中 常用的測(cè)試設(shè)備為疲勞試驗(yàn)機(jī)、材料試驗(yàn)機(jī)、凸輪試驗(yàn)系統(tǒng)等，這些設(shè)備適用于常規(guī)的大變 形（即大振幅）隔振器測(cè)定，而對(duì)于振幅通常為微米量級(jí)的高阻尼微幅隔振器，其測(cè)試誤差 往往很大，有時(shí)測(cè)試誤差甚至能夠?qū)⒏粽衿髯陨砉ぷ髯冃武螞](méi)，因此難以滿(mǎn)足使用要求。此 外，對(duì)于隔振器的性能測(cè)試數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)處理方法是直接根據(jù)最大阻尼力對(duì)應(yīng)的位移值得到 隔振器剛度系數(shù)，并對(duì)測(cè)得的阻尼力和位移數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值積分得到遲滯環(huán)的面積，計(jì)算得 到隔振器阻尼系數(shù)，該方法要求測(cè)得的阻尼力-位移值為整圈數(shù)據(jù)，通常需要專(zhuān)用程序?qū)y(cè) 試數(shù)據(jù)按整圈分組并刪除非整圈部分，這就會(huì)帶來(lái)較大的工作量并造成數(shù)據(jù)浪費(fèi)，而且該 方法無(wú)法得到阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的置信限估計(jì)值，無(wú)法對(duì)航天器開(kāi)展精確的隔振設(shè)計(jì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法。
[0005] 本發(fā)明的高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其包括以下步驟：
[0006] 步驟1，設(shè)計(jì)并安裝高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試裝置，設(shè)計(jì)的性能測(cè)試裝置包 括:安裝座I、激振器、加載桿、力傳感器I、加速度傳感器I、加速度傳感器II、力傳感器II、安 裝座II、測(cè)試平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和控制驅(qū)動(dòng)器;測(cè)試對(duì)象為高阻尼微幅 隔振器；
[0007] 并進(jìn)行安裝：
[0008] 安裝座I和安裝座II固定于測(cè)試平臺(tái)上;激振器、加載桿、力傳感器I、高阻尼微幅 隔振器、力傳感器II依次連接并夾持于安裝座I和安裝座II之間，且安裝座I與激振器固連， 力傳感器II與安裝座II固連;加速度傳感器I、加速度傳感器II分別設(shè)于高阻尼微幅隔振器 的兩端;激振器輸出端軸線、加載桿、高阻尼微幅隔振器同軸;數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)分別與 加速度傳感器I、加速度傳感器Π和力傳感器II連接，控制系統(tǒng)分別與控制驅(qū)動(dòng)器、力傳感 器I連接，控制驅(qū)動(dòng)器與激振器連接；
[0009] 步驟2,進(jìn)行測(cè)試：
[0010] 利用激振器通過(guò)加載桿將激勵(lì)載荷施加到高阻尼微幅隔振器上；力傳感器I將施 加到高阻尼微幅隔振器上的激勵(lì)載荷實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng);加速度傳感器I和加速度傳感 器II實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器兩端的加速度值;力傳感器II實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器 輸出的力值;數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集并記錄加速度傳感器I、加速度傳感器II和力傳 感器II的測(cè)量數(shù)據(jù)；
[0011] 步驟3,數(shù)據(jù)處理：
[0012] 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)通過(guò)對(duì)加速度傳感器I和加速度傳感器II的測(cè)量數(shù)據(jù)分別進(jìn) 行兩次積分，分別獲得激勵(lì)頻率下高阻尼微幅隔振器輸入端和輸出端的位移，由輸出端位 移減去輸入端位移即可得到高阻尼微幅隔振器輸出端的相對(duì)位移X;并利用高阻尼微幅隔 振器輸出端的相對(duì)位移X，結(jié)合力傳感器II的測(cè)量數(shù)據(jù)，得到激勵(lì)頻率下高阻尼微幅隔振器 的遲滯環(huán)曲線，即恢復(fù)力Fd-相對(duì)位移X曲線；
[0013] 控制系統(tǒng)則根據(jù)力傳感器I反饋的激勵(lì)載荷，結(jié)合恢復(fù)力Fd-相對(duì)位移X曲線控制 控制驅(qū)動(dòng)器對(duì)激振器輸出載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，以進(jìn)行性能測(cè)試。
[0014] 效果較佳的，所述步驟3中性能測(cè)試的指標(biāo)包括:高阻尼微幅隔振器的剛度系數(shù)K (ω )及其置信下限KL( ω )和置信上限Κυ( ω )、高阻尼微幅隔振器的阻尼系數(shù)C( ω )及其置信 下限CL( ω )和置信上限Cu( ω );其中，ω為激勵(lì)頻率，下標(biāo)L、U分別表示下限和上限。
[0015] 效果較佳的，高阻尼微幅隔振器的剛度系數(shù)Κ( ω )及其置信下限KL( ω )和置信上 限Κυ(ω)分別為
其中，
為自由度(η-3)的t分布的
分位數(shù)，丫表示置信度，為設(shè)定值；
[0017] 設(shè)在激振器的激勵(lì)頻率為ω的情況下，力傳感器II測(cè)量得到η組高阻尼微幅隔振 器的η組輸出力值即阻尼力F d，數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)得到的η組相對(duì)位移X，記為(Fdl，Xl)(i =1，2,…，n);
[0018] 設(shè)中間量y、X分別為
[0021 ]則根據(jù)多元回歸分析理論有
[0022] b = (XTX)_1XTy
[0023] 其中b為3 X 1向量，令b = (bo，h，b2)τ，則隔振器對(duì)應(yīng)于激勵(lì)頻率ω的剛度系數(shù)K (ω )和阻尼系數(shù)C( ω )的點(diǎn)估計(jì)分別為
[0025]令sn和s22分別為矩陣(XTX"的第2行、第2列元素和第3行、第3列元素，且
[0027]效果較佳的，高阻尼微幅隔振器的阻尼系數(shù)C( ω )及其置信下限CL( ω )和置信上 限Cu(co)分別為
[0030]
為自由度(n-3)的t分布的
-分位數(shù)，γ表示置信度，為設(shè)定值；
[0031 ]設(shè)在激振器的激勵(lì)頻率為ω的情況下，力傳感器II測(cè)量得到高阻尼微幅隔振器的 η組輸出力值即阻尼力Fd，數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)得到的η組相對(duì)位移X，記為(Fdl，Xl)(i = l， 2,…，η);
[0032]設(shè)中間量y、X分別為
[0035]則根據(jù)多元回歸分析理論有
[0036] b = (XTX)_1XTy
[0037] 其中b為3\1向量，令匕=(13〇，131，132)\則隔振器對(duì)應(yīng)于激勵(lì)頻率《的剛度系數(shù)1( (ω )(單位:N/m)和阻尼系數(shù)C( ω )的點(diǎn)估計(jì)分別為
[0039]令sn和s22分別為矩陣(ΧΤΧ"的第2行、第2列元素和第3行、第3列元素，且
[0041 ] 效果較佳的，γ =90%。
[0042]效果較佳的，激振器采用電磁激勵(lì)裝置結(jié)合閉環(huán)控制裝置，其輸出位移范圍應(yīng)達(dá) 到0~100μπι、位移精度應(yīng)達(dá)到0. Ιμπι、激勵(lì)頻率帶寬應(yīng)滿(mǎn)足0.1Hz~3000Hz。
[0043]效果較佳的，加載桿內(nèi)設(shè)直線軸承，以保證測(cè)試過(guò)程中高阻尼微幅隔振器受到的 激勵(lì)載荷方向始終保持不變。
[0044]效果較佳的，力傳感器I、力傳感器II所測(cè)量載荷的最大值在其量程的10%~80% 范圍內(nèi)，且測(cè)量精度優(yōu)于0.2%。
[0045] 效果較佳的，加速度傳感器I、加速度傳感器II的靈敏度系數(shù)優(yōu)于lOOOmv/g、測(cè)量 精度優(yōu)于lXl(T3g·
[0046] 效果較佳的，數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)的采樣精度不低于16位、最高采樣頻率不低于 100kHz、最低頻率分辨率優(yōu)于0.01Hz。
[0047]本發(fā)明的有益效果在于：
[0048] 本發(fā)明的有益效果是測(cè)試裝置具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、控制容易、精度高等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)隔振 器兩端的加速度傳感器獲得兩端位移，計(jì)算可得到高阻尼微幅隔振器輸出端的精確相對(duì)位 移值，可大大簡(jiǎn)化測(cè)試方案，降低控制難度，保證測(cè)量精度。同時(shí)，所發(fā)明的測(cè)試數(shù)據(jù)處理方 法，無(wú)需將數(shù)據(jù)進(jìn)行分組也無(wú)需舍去測(cè)試數(shù)據(jù)，分析精度高，能夠得到阻尼系數(shù)和剛度系數(shù) 的置信限曲線，在此基礎(chǔ)上可以對(duì)航天器開(kāi)展精確的隔振設(shè)計(jì)。
【附圖說(shuō)明】
[0049] 圖1為本發(fā)明示意圖圖中:AA為高阻尼微幅隔振器軸線。
[0050] 圖2為一種典型的遲滯環(huán)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0051] -種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其包括以下步驟：
[0052]步驟1，設(shè)計(jì)并安裝高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試裝置，如圖1所示，設(shè)計(jì)的性能測(cè) 試裝置包括：安裝座II、激振器2、加載桿3、力傳感器14、加速度傳感器15、加速度傳感器 117、力傳感器118、安裝座119、測(cè)試平臺(tái)10、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)11、控制系統(tǒng)12和控制驅(qū) 動(dòng)器13;測(cè)試對(duì)象為高阻尼微幅隔振器6;
[0053]并進(jìn)行安裝：
[0054] 將安裝座11和安裝座119固定于測(cè)試平臺(tái)10上;激振器2、加載桿3、力傳感器14、高 阻尼微幅隔振器6、力傳感器118依次連接并夾持于安裝座II和安裝座119之間，且安裝座II 與激振器2固連，力傳感器118與安裝座119固連;加速度傳感器15、加速度傳感器117分別設(shè) 于高阻尼微幅隔振器6的兩端;激振器2輸出端軸線、加載桿3、高阻尼微幅隔振器6同軸;將 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)11分別與加速度傳感器15、加速度傳感器117和力傳感器118連接;控 制系統(tǒng)12分別與控制驅(qū)動(dòng)器13、力傳感器14連接;控制驅(qū)動(dòng)器13與激振器2連接；
[0055]步驟2,進(jìn)行測(cè)試：
[0056] 利用激振器2通過(guò)加載桿3將激勵(lì)載荷施加到高阻尼微幅隔振器6上；力傳感器14 將施加到高阻尼微幅隔振器6上的激勵(lì)載荷實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)12;加速度傳感器15和加 速度傳感器117實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器6兩端的加速度值;力傳感器118實(shí)時(shí)測(cè)量高阻 尼微幅隔振器6輸出的力值;數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)11實(shí)時(shí)采集并記錄加速度傳感器15、加速 度傳感器117和力傳感器118的測(cè)量數(shù)據(jù)；
[0057] 步驟3,數(shù)據(jù)處理：
[0058]數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)11通過(guò)對(duì)加速度傳感器15和加速度傳感器117的測(cè)量數(shù)據(jù)分 別進(jìn)行兩次積分，分別獲得激勵(lì)頻率下高阻尼微幅隔振器6輸入端和輸出端的位移，由輸出 端位移減去輸入端位移即可得到高阻尼微幅隔振器輸出端的相對(duì)位移X;并利用高阻尼微 幅隔振器輸出端的相對(duì)位移X，結(jié)合力傳感器118的測(cè)量數(shù)據(jù)，得到激勵(lì)頻率下高阻尼微幅 隔振器6的遲滯環(huán)曲線，即恢復(fù)力Fd_相對(duì)位移X曲線，如圖2所示。
[0059]控制系統(tǒng)12則根據(jù)力傳感器14反饋的激勵(lì)載荷，結(jié)合恢復(fù)力Fd_相對(duì)位移X曲線控 制控制驅(qū)動(dòng)器13對(duì)激振器2輸出載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，以進(jìn)行性能測(cè)試。
[0060] 所述步驟3中性能測(cè)試的指標(biāo)包括:高阻尼微幅隔振器的剛度系數(shù)Κ( ω )及其置信 下限KL( ω )和置信上限Κυ( ω )、高阻尼微幅隔振器的阻尼系數(shù)C( ω )及其置信下限CL( ω )和 置信上限Cu( ω );其中，ω為激勵(lì)頻率，下標(biāo)L、U分別表示下限和上限。
[0061] 高阻尼微幅隔振器的剛度系數(shù)Κ( ω )及其置信下限KL( ω )和置信上限Κυ( ω )分別 為
其中，
為自由度(η-3)的t分布的、
分位數(shù)，γ表示置信度，為設(shè)定值；
[0063] 設(shè)在激振器2的激勵(lì)頻率為ω的情況下，力傳感器Π8測(cè)量得到高阻尼微幅隔振器 6的η組輸出力值即阻尼力Fd，數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)11得到的η組相對(duì)位移X，記為(Fdl， Xl)(i =1，2,…，n);
[0064]設(shè)中間量y、X分別為
[0067]則根據(jù)多元回歸分析理論有
[0068] b = (XTX)_1XTy
[0069] 其中b為3 X 1向量，令b = (bo，h，b2)τ，則隔振器對(duì)應(yīng)于激勵(lì)頻率ω的剛度系數(shù)K (ω )(單位:N/m)和阻尼系數(shù)C( ω )的點(diǎn)估計(jì)分別為
[0071]令sn和S22分別為矩陣(ΧΤΧ)4的第2行、第2列元素和第3行、第3列元素，且
[0073]高阻尼微幅隔振器的阻尼系數(shù)C( ω )及其置信下限α( ω )和置信上限Cu( ω )分別 為
[0076]
為自由度(n-3)的t分布的
分位數(shù)，γ表示置信度，為設(shè)定值；
[0077] 設(shè)在激振器2的激勵(lì)頻率為ω的情況下，力傳感器Π 8測(cè)量得到高阻尼微幅隔振器 6的η組輸出力值即阻尼力Fd，數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)11得到的η組相對(duì)位移X，記為(Fdl， Xl)(i =1，2,…，n);
[0078] 設(shè)中間量y、X分別為
[0081]則根據(jù)多元回歸分析理論有
[0082] b = (XTX)^XTy
[0083] 其中b為3\1向量，令匕=(13〇，131，132)\則隔振器對(duì)應(yīng)于激勵(lì)頻率《的剛度系數(shù)1( (ω )(單位:N/m)和阻尼系數(shù)C( ω )的點(diǎn)估計(jì)分別為
[0085]令sn和s22分別為矩陣(ΧΤΧ"的第2行、第2列元素和第3行、第3列元素，且
[0087] 一般取置信度γ= 90%。
[0088] 其中，安裝座II用于激振器2與測(cè)試平臺(tái)10的固定連接，其基頻一般應(yīng)比高阻尼微 幅隔振器6主要工作頻率高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，并有足夠的強(qiáng)度，確保在測(cè)試過(guò)程中不出現(xiàn)損 傷。
[0089] 激振器2通過(guò)安裝座II固定安裝到測(cè)試平臺(tái)10上，測(cè)試用來(lái)產(chǎn)生所需的激勵(lì)載荷。 針對(duì)衛(wèi)星微振動(dòng)特性，激振器2通常采用電磁激勵(lì)裝置結(jié)合閉環(huán)控制裝置，一般要求其輸出 位移范圍應(yīng)達(dá)到0~100μπι、位移精度應(yīng)達(dá)到Ο.?μπι、激勵(lì)頻率帶寬應(yīng)滿(mǎn)足0.1Hz~3000Hz。激 振器2應(yīng)能根據(jù)力傳感器14反饋的激勵(lì)載荷信號(hào)對(duì)輸出載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，確保激勵(lì) 載荷滿(mǎn)足精度要求。
[0090] 加載桿3兩端分別與激振器2和力傳感器14固連，用來(lái)將激振器2產(chǎn)生的激勵(lì)載荷 經(jīng)力傳感器14施加到高阻尼微幅隔振器6上。加載桿3應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，確保在測(cè)試 過(guò)程中不發(fā)生變形或破壞。為使加載桿3加載方向滿(mǎn)足要求，可以在加載桿3增加直線軸承， 以保證測(cè)試過(guò)程中高阻尼微幅隔振器6受到的激勵(lì)載荷方向始終保持不變。
[0091] 力傳感器14兩端分別與加載桿3和高阻尼微幅隔振器6固連，用來(lái)測(cè)量施加到高阻 尼微幅隔振器6上的載荷信號(hào)，并實(shí)時(shí)反饋給激振器2的控制系統(tǒng)12,控制系統(tǒng)12根據(jù)反饋 信號(hào)調(diào)整輸出載荷大小，確保高阻尼微幅隔振器6受到的激勵(lì)載荷滿(mǎn)足要求。力傳感器14通 常采用的單向力傳感器，只用以反饋激勵(lì)方向的載荷信號(hào)。力傳感器14所測(cè)量載荷的最大 值一般應(yīng)在其量程的10%~80%范圍內(nèi)，且測(cè)量精度一般應(yīng)優(yōu)于0.2%。
[0092] 加速度傳感器15固定到高阻尼微幅隔振器6上，用來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器6 輸入端的加速度信號(hào)。根據(jù)衛(wèi)星微振動(dòng)的特性，一般要求其靈敏度系數(shù)優(yōu)于l〇〇〇mV/g、測(cè)量 精度優(yōu)于IX l〇_3g。加速度傳感器15通常采用傳感器組對(duì)稱(chēng)布置的方式，一般可采用4個(gè)加 速度傳感器對(duì)稱(chēng)安裝，分析時(shí)可以對(duì)傳感器組的測(cè)試結(jié)果取平均值以減小測(cè)試誤差和系統(tǒng) 干擾，保證測(cè)試的精度。
[0093] 高阻尼微幅隔振器6兩端分別與力傳感器14和力傳感器118固連，高阻尼微幅隔振 器6是本測(cè)試裝置的測(cè)試對(duì)象，具有高阻尼和微變形的特點(diǎn)，如"一種微幅高承載高阻尼微 動(dòng)隔振器"發(fā)明的微動(dòng)隔振器。測(cè)試過(guò)程中，需保證激振器2輸出端軸線、加載桿3軸線均在 高阻尼微幅隔振器6的軸線AA上。實(shí)施過(guò)程中，可采用兩個(gè)激光測(cè)平儀，從兩個(gè)正交方向（一 般為水平和豎直方向）打出激光標(biāo)線，根據(jù)激光表現(xiàn)調(diào)整激振器2、加載桿3和高阻尼微幅隔 振器6的相對(duì)位置，保證三者在同一軸線上。
[0094] 加速度傳感器117通常采用與加速度傳感器15相同型號(hào)、規(guī)格和精度的傳感器，用 來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器6輸出端的加速度信號(hào)，一般要求其靈敏度系數(shù)優(yōu)于lOOOmv/ g、測(cè)量精度優(yōu)于IX l〇_3g。加速度傳感器117通常也采用傳感器組對(duì)稱(chēng)布置的方式，分析時(shí) 可對(duì)傳感器組的測(cè)試結(jié)果取平均值以減小測(cè)試誤差和系統(tǒng)干擾，保證測(cè)試的精度。
[0095] 力傳感器118兩端分別與高阻尼微幅隔振器6輸出端和安裝座119固連，并通過(guò)安 裝座119固定到測(cè)試平臺(tái)上。力傳感器118用來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器6的輸出載荷(即 阻尼力Fd)，其所測(cè)量載荷的最大值一般應(yīng)在其量程的10%~80%范圍內(nèi)，且測(cè)量精度一般 應(yīng)優(yōu)于0.2 %。為減小測(cè)試誤差和系統(tǒng)干擾，力傳感器118應(yīng)采用傳感器組對(duì)稱(chēng)布置的方式， 通常采用4個(gè)力傳感器對(duì)稱(chēng)安裝，分析時(shí)可以對(duì)傳感器組的測(cè)試結(jié)果取平均值以，以保證測(cè) 試的精度。
[0096] 安裝座119用于力傳感器118與測(cè)試平臺(tái)10的固定連接，其基頻一般應(yīng)比高阻尼微 幅隔振器6主要工作頻率高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，并有足夠的強(qiáng)度，確保在測(cè)試過(guò)程中不出現(xiàn)損 傷。
[0097] 測(cè)試平臺(tái)10用于安裝座II和安裝座119的固定安裝，其基頻一般應(yīng)比高阻尼微幅 隔振器6主要工作頻率高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，并有足夠的強(qiáng)度，確保在測(cè)試過(guò)程中不出現(xiàn)損 傷。
[0098] 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)11用于對(duì)加速度傳感器15、加速度傳感器117和力傳感器118 測(cè)量數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和處理，通常要求其采樣精度不低于16位、最高采樣頻率不低于 100kHz、最低頻率分辨率優(yōu)于0.01Hz。
[0099] 控制系統(tǒng)12用來(lái)對(duì)控制驅(qū)動(dòng)器13發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，由控制驅(qū)動(dòng)器13驅(qū)動(dòng)激振器2,輸 出激勵(lì)載荷，同時(shí)控制系統(tǒng)12根據(jù)力傳感器17反饋的載荷信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整輸出載荷大小，保 證高阻尼微幅隔振器6受到的激勵(lì)載荷滿(mǎn)足要求。
[0100]整個(gè)測(cè)試裝置安裝后，系統(tǒng)基頻應(yīng)大于最大測(cè)試頻率(通常應(yīng)在500Hz以上），以避 免測(cè)試平臺(tái)共振對(duì)測(cè)試過(guò)程帶來(lái)干擾。
[0101] 采用所發(fā)明的高阻尼微幅隔振器性能測(cè)試的試驗(yàn)裝置，對(duì)隔振器在不同激勵(lì)頻率 下進(jìn)行性能測(cè)試，再根據(jù)本發(fā)明的隔振器性能測(cè)試數(shù)據(jù)處理方法，即可得到不同激勵(lì)頻率 ω下隔振器的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的點(diǎn)估計(jì)及其置信上限和置信下限。繪制在直角坐標(biāo)系 中，即可得到高阻尼微幅隔振器的阻尼系數(shù)及其置信限曲線（即(Χω)曲線、α(ω)曲線和Cu (ω )曲線），以及剛度系數(shù)及其置信限曲線（即Κ( ω )曲線、KL( ω )曲線和Κυ( ω )曲線），從而 為隔振器的優(yōu)化選型和衛(wèi)星系統(tǒng)的設(shè)計(jì)評(píng)估提供重要的依據(jù)。
[0102] 當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，設(shè)計(jì)并安裝高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試裝置，設(shè)計(jì)的性能測(cè)試裝置包括:安 裝座1(1)、激振器(2)、加載桿(3)、力傳感器1(4)、加速度傳感器1(5)、加速度傳感器11(7)、 力傳感器11(8)、安裝座11(9)、測(cè)試平臺(tái)（10)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)（11)、控制系統(tǒng)（12)和 控制驅(qū)動(dòng)器(13);測(cè)試對(duì)象為高阻尼微幅隔振器(6); 并進(jìn)行安裝： 安裝座I(I)和安裝座11(9)固定于測(cè)試平臺(tái)（10)上;激振器(2)、加載桿(3)、力傳感器I (4) 、高阻尼微幅隔振器(6)、力傳感器11(8)依次連接并夾持于安裝座I(I)和安裝座11(9) 之間，且安裝座I(I)與激振器(2)固連，力傳感器11(8)與安裝座11(9)固連;加速度傳感器I (5) 、加速度傳感器11(7)分別設(shè)于高阻尼微幅隔振器(6)的兩端;激振器(2)輸出端軸線、加 載桿(3)、高阻尼微幅隔振器(6)同軸;數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)（11)分別與加速度傳感器1(5)、 加速度傳感器II (7)和力傳感器II (8)連接，控制系統(tǒng)（12)分別與控制驅(qū)動(dòng)器（13 )、力傳感 器1(4)連接，控制驅(qū)動(dòng)器(13)與激振器(2)連接； 步驟2,進(jìn)行測(cè)試： 利用激振器(2)通過(guò)加載桿(3)將激勵(lì)載荷施加到高阻尼微幅隔振器(6)上;力傳感器I (4)將施加到高阻尼微幅隔振器(6)上的激勵(lì)載荷實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)（12);加速度傳感器 1(5)和加速度傳感器11(7)實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器(6)兩端的加速度值;力傳感器II (8)實(shí)時(shí)測(cè)量高阻尼微幅隔振器(6)輸出的力值;數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)（11)實(shí)時(shí)采集并記 錄加速度傳感器I (5 )、加速度傳感器II (7)和力傳感器II (8)的測(cè)量數(shù)據(jù)； 步驟3,數(shù)據(jù)處理： 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)（11)通過(guò)對(duì)加速度傳感器1(5)和加速度傳感器11(7)的測(cè)量數(shù)據(jù) 分別進(jìn)行兩次積分，分別獲得激勵(lì)頻率下高阻尼微幅隔振器(6)輸入端和輸出端的位移，由 輸出端位移減去輸入端位移即可得到高阻尼微幅隔振器輸出端的相對(duì)位移X;并利用高阻 尼微幅隔振器輸出端的相對(duì)位移X，結(jié)合力傳感器11(8)的測(cè)量數(shù)據(jù)，得到激勵(lì)頻率下高阻 尼微幅隔振器(6)的遲滯環(huán)曲線，即恢復(fù)力Fd-相對(duì)位移X曲線； 控制系統(tǒng)（12)則根據(jù)力傳感器1(4)反饋的激勵(lì)載荷，結(jié)合恢復(fù)力Fd-相對(duì)位移X曲線控 制控制驅(qū)動(dòng)器(13)對(duì)激振器(2)輸出載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，以進(jìn)行性能測(cè)試。2. 如權(quán)利要求1所述的一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟 3中性能測(cè)試的指標(biāo)包括:高阻尼微幅隔振器的剛度系數(shù)Κ( ω )及其置信下限KL( ω )和置信 上限Κυ( ω )、高阻尼微幅隔振器的阻尼系數(shù)C( ω )及其置信下限CL( ω )和置信上限Cu( ω ); 其中，ω為激勵(lì)頻率，下標(biāo)L、U分別表示下限和上限。3. 如權(quán)利要求2所述的一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于，高阻尼微 幅隔振器的剛度系數(shù)Κ( ω )及其置信下限KL( ω )和置信上限Κυ( ω )分別為設(shè)在激振器(2)的激勵(lì)頻率為ω的情況下，力傳感器Π (8)測(cè)量得到高阻尼微幅隔振器 (6)的η組輸出力值即阻尼力Fd，數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)（11)得到的η組相對(duì)位移x，記為(Fdl， xi)(i = l，2,…，η); 設(shè)中間量y、X分別為則根據(jù)多元回歸分析理論有 b =(XtX)-Vy 其中b為3乂1向量，令匕=(13()，131，132)7，則隔振器對(duì)應(yīng)于激勵(lì)頻率《的剛度系數(shù)1((?)和 阻尼系數(shù)C( ω )的點(diǎn)估計(jì)分別為令Sn和S22分別為矩陣(ΧΤΧ"的第2行、第2列元素和第3行、第3列元素，且4.如權(quán)利要求2所述的一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于，高阻尼 微幅隔振器的阻尼系數(shù)C( ω )及其置信下限α( ω )和置信上限Cu( ω )分別為設(shè)在激振器(2)的激勵(lì)頻率為ω的情況下，力傳感器Π (8)測(cè)量得到高阻尼微幅隔振器 (6)的η組輸出力值即阻尼力Fd，數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)（11)得到的η組相對(duì)位移X，記為(Fdl， xi)(i = l，2,…，η); 設(shè)中間量y、X分別為則根據(jù)多元回歸分析理論有 b =(XtX)-Vy 其中b為3X1向量，令匕二^加上廣則隔振器對(duì)應(yīng)于激勵(lì)頻率^^的剛度系數(shù)以^^單 位:N/m)和阻尼系數(shù)C( ω )的點(diǎn)估計(jì)分別為第2列元素和第3行、第3列元素，且5. 如權(quán)利要求3或4所述的一種高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于，取置 信度γ =90%。6. 如權(quán)利要求1所述的高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于， 激振器(2)采用電磁激勵(lì)裝置結(jié)合閉環(huán)控制裝置，其輸出位移范圍應(yīng)達(dá)到0~100μπι、位 移精度應(yīng)達(dá)到〇. Ιμπι、激勵(lì)頻率帶寬應(yīng)滿(mǎn)足0.1 Hz~3000Hz。7. 如權(quán)利要求1所述的高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于， 加載桿(3)內(nèi)設(shè)直線軸承，以保證測(cè)試過(guò)程中高阻尼微幅隔振器(6)受到的激勵(lì)載荷方 向始終保持不變。8. 如權(quán)利要求1所述的高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于， 力傳感器I(4)、力傳感器11(8)所測(cè)量載荷的最大值在其量程的10%~80%范圍內(nèi)，且 測(cè)量精度優(yōu)于0.2%。9. 如權(quán)利要求1所述的高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于， 加速度傳感器I (5)、加速度傳感器II (7)的靈敏度系數(shù)優(yōu)于lOOOmv/g、測(cè)量精度優(yōu)于1 X10-3g〇10. 如權(quán)利要求1所述的高阻尼微幅隔振器的性能測(cè)試方法，其特征在于， 數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)（11)的采樣精度不低于16位、最高采樣頻率不低于100kHz、最低 頻率分辨率優(yōu)于〇. OlHz。
【文檔編號(hào)】G01M7/02GK106017833SQ201610317894
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】吳瓊, 羅敏, 徐青華, 趙壽根
【申請(qǐng)人】北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部