基于声波反馈的空间机构承力绳索张紧力测试方法研究

发布时间：2023-12-11 19:38

　　随着航天技术的发展,空间机构中采用绳索作为连接、承力、驱动构件的场合越来越多。绳索作为一类只能承受张拉载荷的柔性体,其张紧力准确测量的重要性日益凸显。本文针对传统绳索张紧力测量技术存在的不足,通过对已有测量技术总结分析,开展基于声波反馈的空间机构承力绳索张紧力测量方法研究。课题主要研究内容包括绳索振动与声学特性分析、基于声波的绳索张力测量系统设计以及相关试验验证。本文建立基于有限元-边界元的绳索振动与声学仿真模型。将张紧绳索等效为单根弦,对其进行模态分析。在施加激励后对模型进行瞬态动力学仿真,以分析模型的瞬态振动特性。最后将结构振动数据导入声学边界元网格,对模型声学特性展开研究。课题分别获得模型振动频谱与声频谱,对比二者结果,验证通过声波原理进行绳索振动信息获取方法的可行性。最后分析相关因素对绳索振动与声学特性的影响。为实现对绳索振动音频信号的采集分析,课题开发设计基于Lab VIEW的音频信号分析系统。研究内容包括对测量用麦克风、数据采集卡等关键硬件的选型以及对系统的信号采集、信号预处理、信号分析、文件管理等功能模块分别进行编程设计。为避免环境中低频噪音对有用信号的影响,课题采用基于...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状与分析
        1.2.1 空间机构中绳索应用现状
        1.2.2 绳索张力测量方法研究现状
        1.2.3 基于声学原理的测量技术研究现状
        1.2.4 绳索振动与声学特性研究现状
        1.2.5 国内外研究现状分析
    1.3 课题主要研究内容
第2章 绳索振动与声学模型理论分析
    2.1 引言
    2.2 张紧绳索振动特性研究
        2.2.1 张紧绳索振动模型的简化
        2.2.2 拨击激励下绳索自由振动特性研究
        2.2.3 张紧绳模态分析
    2.3 绳索声学模型的建立
        2.3.1 声学基本方程的推导
        2.3.2 声场分析边界条件
        2.3.3 模型的验证
    2.4 本章小结
第3章 绳索振动与声学特性仿真分析
    3.1 引言
    3.2 绳索声场求解
        3.2.1 张紧绳索瞬态动力学响应分析
        3.2.2 基于声学边界元法的绳索声学特性仿真分析
    3.3 激励面内绳索声学特性分析
    3.4 不同条件下绳索声学特性分析
        3.4.1 激励因素的影响
        3.4.2 绳索长度的影响
        3.4.3 测点位置的影响
    3.5 本章小结
第4章 基于Lab VIEW的绳索音频信号分析系统设计
    4.1 引言
    4.2 测量系统及系统分析流程
    4.3 测量系统硬件设备选型
        4.3.1 测量用麦克风模块选型
        4.3.2 数据采集卡选型
    4.4 测量系统各模块功能的实现
        4.4.1 信号采集模块的实现
        4.4.2 数据读写模块的实现
        4.4.3 信号波形预处理模块的实现
        4.4.4 信号分析模块的实现
    4.5 基于频差法的音频信号基频获取
    4.6 钢丝绳张力测量试验研究
        4.6.1 试验平台的搭建
        4.6.2 结构参数对钢丝绳音频效果的试验分析
        4.6.3 激励因素对钢丝绳音频效果的试验分析
        4.6.4 直径1.2mm钢丝绳张力测量试验
    4.7 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3873241