新型六分量光纤天平研制

摘要

风洞天平测量系统是气动力试验中最基础、最重要的测量设备，风洞天平的精准度决定着气动力试验的可靠性。随着高超声速风洞气动力试验的测量要求越加严苛，对天平测量系统的精准度要求也越来越高。传统的电阻式应变天平在高温试验条件下存在温度效应、电磁干扰等问题，很难满足高超声速风洞试验的精准度需求。因此，如何引入新的天平技术以确保天平在特殊使用环境下的稳定性是目前亟待解决的问题。
　　光纤应变计相较于传统电阻式应变计具有抗电磁干扰、耐高温、灵敏度高等优点，本文创新地将光纤法珀应变计引入六分量杆式天平的设计中，以解决电阻式天平的现有不足。首先，结合光纤法珀应变计的特性对天平结构进行适应性设计，以杆式六分量天平为基础，完成六分量光纤天平的结构设计。并对天平结构进行有限元应力分析，实现强度校核。在此基础上完成了六分量光纤天平的加工。然后，根据光纤法珀应变计的安装要求对该六分量光纤天平的走线方案和应变计输出组桥模式进行分析与设计，并研究了光纤法珀应变计的焊接安装工艺，发现目前存在的安装工艺问题。为避免应变计安装过程对六分量光纤天平造成不必要的破坏，减小研制过程的损失，本文提出相应的解决方案：利用同期研制的三分量光纤天平进行静态校准和风洞试验以验证光纤应变计安装工艺和不同组桥输出模式对天平性能的影响。试验结果表明：三分量光纤天平各项性能指标基本满足国军标合格标准，部分性能指标优异，与传统电阻式应变天平相比具有热稳定性高，抗电磁干扰强等优点。同时验证了光纤应变测量技术应用于天平测量系统的可行性，并为六分量光纤天平的进一步研究奠定了坚实基础。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2 风洞天平概述

1.3光纤应变计发展现状

1.4光纤天平发展现状

1.5本文研究目标与工作内容

第二章 光纤天平工作原理

2.1 光纤应变计工作原理

2.2 光纤F-P应变计的解调

2.3光纤天平工作原理

2.4本章总结

第三章 六分量光纤天平设计

3.1六分量天平形式与布局设计

3.2天平结构设计

3.3弹性元件设计

3.4六分量光纤天平加工

3.5光纤F-P应变计的组桥与贴片设计

3.6本章总结

第四章 三分量光纤天平静态校准

4.1 三分量光纤天平静态校准

4.2静态性能分析

4.3本章总结

第五章 风洞试验

5.1马赫数5气动力实验

5.2马赫数12温度考核实验

5.3 本章总结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2今后工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文