应变天平测量电路退化及失效检测技术

发布时间：2021-09-07 08:09

　　针对振动、温度应力等引起的风洞应变天平检测电路（惠斯登电桥）的退化或失效,提出一种检测方法。基于不同时刻在电桥不同节点施加激励并测量其响应,通过理论计算实现电桥的参数解析,基于聚类实现失效检测。研制了原理样机,并开展实验研究,实验结果表明该方法有效,可以实现电桥的失效检测,电桥电阻的测量精度可以达到0. 2‰以上。基于该方法设计的样机,可以实现应变天平检测电路的退化及失效的自动检测,节省故障诊断时间,提高风洞试验的可用时间。 

【文章来源】：国防科技大学学报. 2020,42(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

天平测量电路基本结构

针对上述可能的故障失效模式，建立如图2所示失效检测电路模型:电阻R1～R4为电桥本身的电阻，R5～R8为引出的4条线的线电阻，R9为测量电路与大地(天平本体)的隔离电阻。一般情况下，R1～R4为百欧姆量级，R5～R8的大小与线缆的长度等有关，常用的AWG30铜线电阻约为0.34Ω/m,R9一般可认为为无穷大。该模型对外有5个输入输出节点，与物理结构相符:节点0对天平本体，通过依次连接的支杆—攻角机构—风洞本体与大地连接，节点1～4分别对应电桥的4条引线端点。基于电路对称结构，为下文论述方便，如无特殊说明，假定R1为测量应变片，R2为温度补偿电阻，R3和R4为另一桥臂。表1给出了不同退化或者失效在模型中的表现形式。

采用图3所示基本原理对测量电路进行检测:将开关SW1和SW2连接到不同位置，分别在电桥的节点1或2与节点3或4之间施加激励，并测量节点0～4、a1和a2这7个节点之间的电压差，通过解算得到各参数。图中V为电源，Ra1和Ra2为高精度低温漂参考电阻。首先在节点1与4之间添加电压，设电流为I14，基于基尔霍夫定律可以得到:

【参考文献】：
期刊论文
[1]应变天平零点温度漂移补偿研究[J]. 李纯,李琦,姚程炜,于常安.  传感器世界. 2016(07)
[2]高超声速风洞多天平测力试验技术研究[J]. 舒海峰,许晓斌,孙鹏.  实验流体力学. 2014(04)
[3]杆式风洞应变天平动态解耦-补偿[J]. 杨双龙,周全,徐科军.  仪器仪表学报. 2011(07)



本文编号：3389197