江文松, 尹 肖, 李泓洋, 罗 哉, 杨 军,, 王中宇

(1. 中国计量大学 计量测试工程学院,浙江 杭州 310018; 2. 中国航空工业集团有限公司 北京长城计量测试技术研究所,北京 100095;3. 中国运载火箭技术研究院 空间物理重点实验室,北京 100076;4. 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100191)

1 引 言

力传感器(force transducer, FT)动态校准是实现机械结构动态载荷高精度测量的基础,被广泛地应用于起落架着陆冲击载荷试验、机翼载荷校准试验、整车碰撞试验等动态力学特性的评估,对精密高端装备的力学计量意义重大[1～4]。目前,动态力校准方法有3种类型。第1种是正弦力校准法,例如,Prilepko M Y在激振器上实现力传感器动态校准[5];Nozato H等采用多组传感器信息融合实现该方法的修正[6];张力等采用激光干涉法实现100 kHz扫频模式正弦力校准[7,8]。第2种是阶跃力校准法,例如,Kobusch M等采用激光多普勒干涉技术实现阶跃力校准[9];张力等采用快开阀在10～100 μs下降时间实现了1.2 MN负阶跃力校准等[10]。第3种是冲击力校准法,例如利用落锤结构能实现120 kN冲击力的校准[11,12];Meng F等进一步实现了200 kN冲击力校准[13];Jain S K等通过对标准载荷的放大实现1MN冲击力校准[14]等。这些校准方法为力传感器的动态测量提供了条件。但是,动态校准过程目前仍然沿用静态分析方法,仅通过峰值、脉宽及灵敏度等静态指标很难评价被校准力传感器的时变特性[15～17]。

力传感器动态校准是通过其特性参数复现的,准确辨识其特性参数是提高动态校准能力的关键。因此,为了克服静态特性指标无法实现力传感器动态校准的缺点,本文通过建立被校准力传感器的参数化数学模型,依据传递函数的频谱特性辨识模型参数,采用频率分析法判断动态校准模型的稳定性,从而实现动态力的校准。……