旋翼天平原位校准的不确定度分析

旋翼天平原位校准中,校准不确定度是最核心的技术指标.根据实际工况环境,研究了原位校准方法,研制了原位校准装置,重点介绍了机械设计结构,梳理和明确了不确定度来源,最后完成了旋翼天平的首次原位校准测试工作,并依照规范的方法进行了原位校准不确定度评价,结果表明:校准装置性能达标,各力值分量相对校准不确定度均优于0.1％,各力...     

基于微小形变测量的旋翼天平高精度测力校准系统

旋翼天平原位校准中,校准力精确加载是提高校准精度的重要因素。校准装置结构形变会给校准力加载造成误差,影响校准精度。针对这一问题,设计了旋翼天平测力校准系统。该系统采用激光三角法实现微小位移测量,通过测量立方靶块空间位置变化,计算力加载点位移;建立数学模型,分析结构形变对校准力加载影响,测量校准力。经实验,该系统可以消除结构形变影响,准确测量校准力,提高校准力加载精度。     

直升机旋翼锥体和动平衡测量仪校准方法研究

直升机旋翼锥体及动平衡测量系统是直升机专用测试设备。本文介绍了自行研制的这种设备的校准装置原理和校准方法。     

高精度弱磁材料磁化率测量仪及其测量方法的研究

基于古依法研制了弱磁材料磁化率测量仪,完成了直流磁场和磁天平测力传感器等的校准.该仪器磁化率测量分辨力优于1×10-8,磁化率测量范围1×10-1～1×10-6.在考虑了系统校准和各种影响磁化率测量的因素之后,得出本装置的弱磁钢测量不确定度优于1%;以Ag为代表的弱磁金属测量不确定度优于2%.     

热模态试验系统高温振动校准测试装置设计

针对平板式热模态试验系统用激光测振系统原位校准需求,开展试验系统高温环境振动加速度幅值原位校准测试方法研究。基于振动标准法校准技术提供标准振动加速度幅值信号,研建能够将常温下振动信号传递到高温环境的陶瓷传递杆,研制能够有效隔绝高温对标准振动信号影响的隔热装置,组建高温环境加速度幅值原位校准测试装置。通过对陶瓷传递杆的热变形分析,以及陶瓷传递杆传递系数的标定,确保校准测试装置满足校准要求,扩展不确定度优于3%。利用装置对平板式热模态试验系统开展原位校准测试试验,结果表明,该装置可以实现对平板式热模态试验系统高温环境振动加速度幅值测量的量值溯源,保障试验数据的准确可靠。     

微量摩阻天平旋转加载校准装置研制

为实现对微量摩阻天平/MEMS摩阻传感器进行静态校准研究,并且需要能够模拟高超声速风洞试验环境压力,建立微量摩阻天平旋转加载校准装置,对该校准装置的总体方案、旋转加载台体系统、真空系统和测控系统等进行研究。首先,提出基于离心力等效原理和真空箱体内单轴旋转加载方法的校准装置研制方案,开展旋转加载校准原理和校准装置总体方案研究。然后,分别对单轴旋转加载台体系统、模拟不同风洞试验环境压力的真空系统、旋转加载台体和真空箱体的磁流体动态密封以及专用的测控系统等方案进行详细设计。最后,完成校准装置研制,对该校准装置进行技术指标检测,并对研制的MEMS摩阻传感器样机开展校准应用。结果表明:微量摩阻旋转加载校准装置的速率范围在0.01～3 600°/s连续可调,速率精度优于0.01°/s,真空度20～5 000 Pa精密可测可控;静校的MEMS摩阻传感器样机输出稳定、回零好,测量范围均为0～100 Pa,分辨率为0.1 Pa,重复性精度和线性度优于1%。该校准装置速率精度高、稳定性好,校准过程中真空箱体的真空度可在30 min内达到20 Pa并得到很好保持,满足微量摩阻天平/MEMS摩阻传感器静态校准需求。     

液体火箭发动机多维力测量装置原位校准技术研究

受试验现场诸多因素的影响,多维力传感器实验室校准系数已不适用于液体火箭发动机试验现场测试使用。针对液体火箭发动机多维力测量装置开展现场原位校准方法研究,对真空环境干扰、管路约束力以及温漂等影响因素进行了分析。结果表明,该方法能有效降低多维力测量装置的不确定度,为多维力测量领域的现场校原位准提供了参考。     

主轴回转误差分析仪校准方法北大核心CSCD

针对超精密机床主轴回转误差分析仪校准难的问题,分析了主轴回转误差分析仪的系统组成及测量原理,提出了一种基于示值误差、线性度、重复性等主要计量特性的校准方法;搭建了一种专用的校准装置,该装置采用纳米微动台进行位移驱动,采用高精度激光干涉仪作为计量标准,测量线符合阿贝原则,能够在普通实验环境条件下实现:位移范围±1mm内最佳测量能力优于10 nm,10 min内示值稳定性优于2 nm;进行了主轴回转误差分析仪校准试验,给出了不确定度评定方法。该校准方法及装置能够满足主轴回转误差分析仪以及各种纳米级位移传感器及仪器的溯源需要。     

微风速标准装置的建立和热线风速仪校准方法的实验研究

中国计量科学研究院建立了微风速标准装置,基于该标准装置对热线风速仪的校准展开了实验研究。微风速标准装置基于相对法测量原理,实验通过气浮滑车搭载热线风速仪运动,由激光干涉仪测得的距离对时间微分得到标准速度,通过这种方式实现了热线风速仪的校准。滑车的运动速度可以溯源到国家计量院的时间和长度基准;此外,根据热线风速仪传感器的理论模型计算得到了热线风速仪的静态特性方程,比较理论模型与校准结果,发现二者具有良好的一致性。实验结果和不确定度分析表明:微风速标准装置的扩展不确定度U=0.82%（k=2）;热线风速仪校准结果的扩展不确定度U=2.42%（k=2）。     

基于磁通调制法的强磁场计量技术研究

恒稳强磁场在科学研究、生物医疗和材料科学等领域发挥着举足轻重的作用。针对超强磁场难以测量和溯源等问题,采用基于磁通调制原理的强磁场测量方法研制了高稳定强磁场测量装置,通过开发信号调理电路,利用锁相原理获得最佳信噪比,最终获得与被测强磁场磁感应强度相对应的感应电动势值。采用标准磁场对测量装置的线圈常数标定后,该线圈常数可作为传递标准,实现超强磁场的测量和校准。对1～7 T范围内超导强磁场开展测试和比对,并对测量装置及线圈常数进行了详细的不确定度分析评估,结果表明,1～7 T磁场测量的偏差优于0.083%,测量装置引入的相对不确定度达到3×10^-4,这对于超强磁场的测量有重要的参考意义。     

压电式动态力传感器校准方法的研究

针对智能制造行业里压电式传感器的动态性能校准问题,介绍了针对传感器动态力参数的相关方法和脉冲力法校准装置,在装置上完成了试验验证和分析。介绍了两种常规的动态力校准方法,针对不同的校准方法建立了运动方程,做出了差异性分析。然后介绍了一种基于绝对法测量的压电式传感器脉冲力法校准装置,装置的结构包括基于刚体碰撞的脉冲力发生装置和基于外差式迈克尔逊干涉仪的测量系统,说明了工作原理和解算方法。最后利用建立的校准装置对典型压电式传感器进行动态力校准,进行结果分析和可靠性验证。     

正弦力校准装置研制

针对现有正弦力校准装置量程无法完全满足动态力校准需求的现状,为了扩展正弦力校准范围,降低动态力的测量不确定度,研制了（2.5～250）kN正弦力校准装置,旨在解决我国动态力溯源体系不完善的问题,并为建立高精度正弦力标准奠定基础。     

双杠杆式标准力源技术方法研究

提出了一种变臂比双杠杆原理的加载方法,该方法安放试件后无需配平,加载系统由主、辅两套杠杆系统组成,主杠杆利用变臂比原理施加载荷,而由辅助杠杆实现杠杆系统的初始平衡。将系统对力的大小和加载速度控制转变为位移的精密控制,可获得较宽的力值范围、较小的力值误差和高的加载工作效率。阐述了这种方法的基本原理,并做了误差分析。对所研制的1MN变臂比双杠杆式力标准机进行了检验,给出了试验数据和检验结果。力值准确度可以达到0.01%。     

具有溯源性的原子力显微镜探针法向弹性常数标定系统

原子力显微镜(AFM)悬臂梁探针的弹性常数在微纳米尺度力学测试中十分重要,其准确程度直接影响力学测量结果的可靠性,故需对其进行精确标定.因天平法的测量结果可溯源,本文在已有天平法的基础上,研制了一套新型标定系统.该系统将AFM测头与超精密电磁天平相结合.微悬臂梁在精密位移台的带动下接触天平并产生弯曲,接触力由天平测得,微悬臂梁的弯曲量由光杠杆检测,并通过反馈系统进行精确控制,最后根据胡克定律计算出弹性常数.利用本系统对4种不同型号商用微悬臂梁探针的法向弹性常数进行了标定,标定结果表明本系统具有良好的测量重复性.通过进行不确定度分析,得到测量结果的相对标准不确定度优于2%.     

基于伺服驱动的离心式动态力校准装置

为提高准静态环境使用的力传感器校准精度,研制了基于伺服驱动的离心式动态力校准装置。该装置利用直驱伺服电机驱动和控制质量块做离心运动,通过去轴承设计的动力传动机构输出量值可控的动态力;建立了动力学模型并得到了实验验证;进行了测量重复性和动态响应性能实验研究。实验结果表明,校准装置在中高转速下测量重复性优于1%,能在0.242s内加速到额定转速500r/min,且输出力值可达到3.8kN。     

旋翼桨叶结构载荷计算方法比较研究

基于有限转角假设,建立了刚柔耦合旋翼动力学模型。该模型考虑了刚体转动与弹性变形之间的耦合效应,相较于基于小转角假设的传统有限元模型具有明显的优势。气动力以广义力形式与桨叶刚体转动及弹性变形耦合组建方程。在方程求解的单步上,分别采用力积分法、反力法以及曲率法计算桨叶剖面结构振动载荷。以BO105模型桨叶及SA349/2小铃羊直升机为仿真对象,比较研究了这三种载荷计算方法的预测精度与适用范围。对于不考虑气动力的纯结构振动载荷,三种计算方法具有相同的精度。在气弹瞬态计算中,力积分法对桨根载荷的预测精度不足。曲率法与反力法在桨叶有限元节点处得到了相近的结果。反力法预测精度取决于有限元建模精度,且只对节点处载荷有效。由于曲率法只计入弹性桨叶的弯曲曲率,该方法需要更高阶次的形函数以满足自由度二阶导数的连续性。此外,为加速收敛及减少累积误差,本文开发了基于外推法的数值积分算法。     

邵氏硬度计试验力校准技术新方法研究

介绍了目前国内对邵氏硬度计试验力的校准方法,根据国内各军用橡胶配套生产企业对橡胶制品质量的严要求,邵氏硬度计的计量性能尤为重要,同时参考ASTM D2240–2015《橡胶性能标准试验方法–硬度计硬度》技术规范,对邵氏硬度计试验力进行了校准新方法的研究。利用变臂杠杆平衡技术弥补了现有校准方法的不足,从而保证了邵氏硬度计试验力参数的量值准确。