一种风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置和检验方法与流程

本发明属于风洞天平应变计粘贴及测试，具体涉及一种风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置和检验方法。

背景技术：

1、风洞天平是一种高精度测量装置，能够在风洞试验中直接测量作用在试验模型上的气动力和气动力矩。风洞天平设置有升力、阻力、侧向力、俯仰力矩、偏航力矩和滚转力矩等测量元件，测量元件上粘贴电阻式应变计，电阻式应变计组成惠斯通电桥，惠斯通电桥能够将测量元件因受载产生的变形量转换成电阻式应变计的电压信号，通过标定电压信号，得到天平公式（即电压信号与加载载荷之间的对应关系），通过天平公式计算天平输出值，能够求得气动力和气动力矩。

2、应变计粘贴是风洞天平研制的关键环节之一，是将电阻应变计粘贴在天平测量元件的表面并组成惠斯通电桥的过程。应变计粘贴工艺包括应变计筛选与修剪、应变计表面处理、天平及元件表面处理、元件粘贴表面划线定位、底胶处理、应变计粘贴、固化、组桥\引线焊接、粘贴后的检查、防护处理等环节，应变计粘贴的质量直接影响风洞天平测量精度和长期稳定性。

3、目前，在应变计粘贴工艺优化研究和粘贴岗位人员的操作培训中，通常都是在测试件上完成粘贴，粘贴工艺的检查手段是采用水平固定的测试件，通过竖直向下的砝码重力对其进行准确的加载和卸载。为了验证粘贴工艺的可靠性，通常检测应变需要达到2000×10-6以上，此时，测试件在受载后会产生较大的变形，所加载荷与测试件之间不是正交关系，力的作用点位置精度难以保证，在水平固定状态下的测试结果有明显的不确定性，不利于对粘贴结果的评估。

4、当前，亟需发展一种采用竖直固定方式的风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置和检验方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的一个技术问题是提供一种风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种风洞天平应变计粘贴工艺的质量检验方法，用以克服现有技术的缺陷。

2、本发明的风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置，其特点是，所述的质量检验装置包括水平固定的校准支杆，校准支杆的后段为锥段，校准支杆通过锥段固定在校准架支座上；校准支杆的前段为柱段，柱段上设置有竖直的螺纹孔，螺杆从上至下插入螺纹孔，通过与螺纹孔匹配的外螺纹固定；螺杆的下端依次固定十字铰链、阻力分量试件、砝码吊杆和码盘；十字铰链的上端和下端分别通过定位螺钉定位并固定；

3、十字铰链用于消除阻力分量试件安装和加载时产生的与竖直方向的微小偏角，始终保持阻力分量试件受力方向处于垂直向下状态；

4、阻力分量试件从上至下依次为上过渡段、测量梁和下过渡段；上过渡段通过中心螺纹孔向上连接十字铰链、下过渡段通过中心螺纹孔向下连接砝码吊杆；测量梁的上端设置上阻力支撑片，测量梁的中段粘贴若干个应变计，应变计组成惠斯通全桥电路，测量梁的下端设置下阻力支撑片；

5、在码盘上施加载荷时，阻力分量试件受力，上阻力支撑片与下阻力支撑片同时发生s型变形，测量梁发生弯曲变形，应变计产生相应的变形，导致应变计电阻变化，产生电阻增量，电阻增量经惠斯通全桥电路转换成电压信号增量，电压信号增量传输至计算机记录并处理。

6、本发明的风洞天平应变计粘贴工艺的质量检验方法，包括检测绝缘电阻、零漂和滞后；

7、绝缘电阻检测在阻力分量试件加载之前完成，绝缘电阻值≥200mω；

8、零漂检测也在阻力分量试件加载之前完成，零漂是指在恒定的温度下，阻力分量试件不承受载荷；要求阻力分量试件在通电30分钟时长内，读数变化范围为±1μv以内；

9、滞后在阻力分量试件承受载荷的情况下进行测试，滞后值为合格；滞后测试方法如下：

10、按照阻力分量试件的设计应变设置应变计粘贴质量测试的n个应变典型工况值，n≥5；通过n个应变典型值计算对应的n个测试工况载荷，对于第1个测试工况载荷：

11、s10.码盘上未施加载荷状态为初始状态，即空载状态，将空载状态的阻力分量试件的输出值记为空载输出值；

12、s20.将第1种测试工况载荷设置成个阶梯，，初始载荷为，载荷阶梯也为；

13、s30.进行正向加载，按载荷阶梯在码盘上逐步递增，直到完成第1种测试工况载荷的加载，即满载状态；读取各阶梯电压输出值，将满载状态的阻力分量试件的输出值记为满载输出值；

14、s40.进行反向加载，从满载状态开始，按载荷阶梯在码盘上逐步递减，直到空载状态，读取各阶梯电压输出值；

15、s50.重复s30~s40，重复次数为次，；

16、s60.计算滞后；

17、按照以下公式计算：

18、；

19、式中：为输出电压增量值，单位：mv；

20、取次递增载荷输出数据平均值拟合出进程校准曲线；取次递减载荷输出数据平均值拟合出回程校准曲线；取得进程校准曲线和回程校准曲线之间不重合程度的最大差值，滞后值按以下公式计算：

21、；

22、s70.得出天平阻力分量滞后值，完成加载测试；

23、重复进行滞后测试，依次完成剩余n-1个测试工况载荷的加载测试。

24、本发明的风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置通过可以重复使用的阻力分量试件，采用不同的粘贴工艺在阻力分量试件上完成粘贴并开展性能测试对比；通过竖直固定阻力分量试件，确保阻力分量试件的受载和变形方向始终垂直向下，避免了悬臂梁水平加载方式产生的扰度弯曲和扰度弯曲引入的复位误差，提高了加载输出数据的精准度，进而提高了风洞天平应变计粘贴工艺的检验质量和效率。

25、本发明的风洞天平应变计粘贴工艺的质量检验方法能够检测绝缘电阻、零漂、滞后等相关项目，容易操作，重复性好，检测全面，检测精度高，有利于提高天平粘贴质量和效率。

技术特征：

1.一种风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置，其特征在于，所述的质量检验装置包括水平固定的校准支杆（a0），校准支杆（a0）的后段为锥段，校准支杆（a0）通过锥段固定在校准架支座上；校准支杆（a0）的前段为柱段，柱段上设置有竖直的螺纹孔，螺杆从上至下插入螺纹孔，通过与螺纹孔匹配的外螺纹固定；螺杆的下端依次固定十字铰链（c0）、阻力分量试件（d0）、砝码吊杆（e0）和码盘（f0）；十字铰链（c0）的上端和下端分别通过定位螺钉（b0）定位并固定；

2.一种风洞天平应变计粘贴工艺的质量检验方法，其用于权利要求1所述的风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置，其特征在于，所述的质量检验方法包括检测绝缘电阻、零漂和滞后；

技术总结
本发明属于风洞天平应变计粘贴及测试技术领域，公开了一种风洞天平应变计粘贴工艺质量的检验装置和检验方法。质量检验装置包括水平固定的校准支杆，校准支杆的柱段上设置竖直的螺杆，螺杆的下端依次固定十字铰链、阻力分量试件、砝码吊杆和码盘；阻力分量试件从上至下依次为上过渡段、测量梁和下过渡段；测量梁的上端设置上阻力支撑片，测量梁的中段粘贴若干个应变计，应变计组成惠斯通全桥电路，测量梁的下端设置下阻力支撑片。质量检验方法包括检测绝缘电阻、零漂和滞后。质量检验装置和检验方法通过竖直固定阻力分量试件，确保受载和变形方向始终垂直向下，提高了加载输出数据的精准度，进而提高了风洞天平应变计粘贴工艺的检验质量和效率。

技术研发人员：米鹏,汪多炜,熊能,史玉杰,张璜炜,王宇敏,高海燕,曹娜,赵伟强,康凯
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16