夹具动态特性对随机振动试验的影响分析

在振动环境试验中，夹具将振动台的运动和能量传递给试件。对于体积、质量比较大的试件，或者要求的边界条件比较复杂的试件，所设计的夹具结构一般都比较复杂，夹具作为一个重要参试部件，其自身的动力学特性将对试验结果造成一定的影响。本文将试件一夹具一振动台系统简化成如图1所示的三自由度系统，     

振动夹具-圆筒组合结构动态特性试验

夹具设计环节在环境试验过程中非常关键，夹具设计好坏直接影响夹具的传递特性和模态参数。用试验模态分析方法对振动夹具-圆筒组合结构进行动态特性分析，它为进一步优化振动夹具-圆筒组合结构以及提高夹具的动态性能，提供了一种有效的设计方法，同时为复杂夹具振动试验系统的理论模型修正提供分析依据。     

固体火箭发动机振动试验过试验分析与控制

针对固体火箭发动机振动试验过程中出现局部过试验情况影响振动试验质量以及由于响应测点分布的局限性导致试验周期延长等问题,采用有限元技术与实际试验方法相结合,构建振动力源、试验夹具和固体火箭发动机一体化有限元模型。应用此模型进行振动试验系统动态力传递特性研究,找出振动力源、试验夹具和发动机之间动态力传递规律,选择合适的控制点与控制策略,改善振动试验局部过试验问题,提高振动试验质量,缩短试验周期。     

一种测量功率超声振动系统振速比的简单方法

本文提出了一种测量功率超声振动系统中振动速度比的简单方法。与传统的测量方法相比,本方法将力学量转变为电学量的测量,将绝对测量变成了相对测量,降低了对实验设备的要求,有利于提高测试精度。     

固体火箭发动机振动试验夹具优化分析与研究

通过相同激励条件下对三种典型振动试验夹具进行宽频段随机振动试验分析,发现夹具在试验频段内出现不同程度的共振现象,过试验现象严重。通过三种典型振动试验夹具质量、一阶固有频率、位移变化量及应变变化量等数据对比、分析,得出影响振动试验夹具振动传递特性的主要因素,以影响因素为优化变量,以典型部位平均响应与输入的振动传递比为优化目标,进行拓扑优化设计,最终经过夹具振动试验验证,过试验情况得到有效控制,满足相关规范要求,为固体火箭发动机振动试验控制提供保障。     

夹具动力学效应的工程分析

振动夹具附加约束的客观存在，使得在研究振动试验模拟的有效性时必须充分考虑夹具附加约束的动力学效应。通过边界的动力学设计，可以使得改变了边界的试验系统能够满足给定的动力学特性要求，但这种分析的工程应用需要依靠复杂的工程与工具。文中提出了利用二自由度模型评估夹具动力学效应的工程方法，并通过数字模拟进行了方法的验证。     

基于激光移频回馈技术远距离振动测量研究

远距离微弱振动信号探测在机械制造、国防军事等领域具有重要意义。针对远距离非合作目标振动测量不足的问题，基于固体微片激光器移频回馈技术，构建远距离振动测量系统，进一步分析系统灵敏度指标，包括工作距离、入射角度以及非配合物体等参数。实验得到:系统对100 m外目标微弱振动信号高质量采集，以硬纸盒作为测量目标时，频率测量误差小于0.1%，在±60°入射角下信噪比仍接近20 dB。此外支持对奶粉袋、泡沫等多种非合作目标振动测量。系统可灵活用于机械振动测量和远程监视等领域，具有较大工程应用推广价值。     

激光光栅多普勒效应微小振动测量

为了提高测量微小振动的精度和动态范围，提出一种基于激光光栅多普勒效应的微振动测量系统。通过对差拍信号的频率分析，以峰值频率比值的方法可以排除干扰获得被测振动频率，找到振动的翻转点并判断振幅的大小；推导了在翻转点附近的微小位移与电压值的关系，对于小于计数当量值的位移由测量电压得到，提高了微小振动位移的测量精度以及系统测量的最小分辨率、动态范围。实验系统的频率范围为0．5～500Hz，振幅为20～10mm，相对误差小于1％，其动态范围大于100dB。     

基于光纤3×3耦合器干涉仪及相位跟踪的振动测量系统

研究了基于光纤3×3耦合器迈克尔逊干涉仪及反馈跟踪相位变化的振动测量系统。该测量系统包含两个反馈控制环节:一个反馈控制环节用于补偿由于环境干扰引起的相位随机漂移;另一个反馈控制环节用于跟踪由于振动引起的相位变化,从而实现对振动幅值及振动方向的测量。该系统可对频率为1.5~200Hz的振动进行测量,测量分辨率可达到10nm。     

工程——工程学科研究进展

本年度进行的工程设计是为保证产品在加工、装配、试验过程中能满足设计要求而进行的辅助产品的设计。开展了微细深孔钻削装置设计、装配装置设计、真空系统改进设计及振动试验夹具设计等，这些辅助产品对保证产品质量，按时地完成生产任务起到了重要作用。     

一种新的数字散斑振动定量分析系统

在数字散斑干涉(DSPI)测量方法中，数字散斑时间平均法测量振动时得到的是贝塞尔条纹，其定量分析比较困难。该文采用贝塞尔条纹准相移技术进行数字散斑振动定量分析，即在参考光路中引入和物体同频率的偏置参考振动,当参考振动的相位改变时,振动条纹会产生移动,这相当于静态余弦条纹的相移,可以采用相移算法对数字散斑振动测量的贝塞尔条纹进行定量分析。文中开发了一种新的数字散斑振动定量分析系统，研制了一种低压光学相移器和测量控制电路，给出了圆周固定圆片和四周固定方铜板的振动测量结果。实验结果表明：采用本系统可以方便地定量测出物体的振动模态。     

耦合型高频光纤振动传感器实验研究

提出了一种耦合型高频光纤振动传感器,并设计了相应的解调电路和信号处理系统.对高频振动信号的响应波形和频率进行了测量,研究了光纤传感器对不同的振动强度和不同方向的振动信号的响应,分析了不同结构和不同材质的传输介质对光纤传感器测量结果的影响.实验证明所设计的耦合型高频光纤振动传感器截止频率达到8 kHz,振幅测量灵敏度为325 mV/mm,频率和幅值响应误差小于1%.     

绝对重力测量中振动传感器振动补偿性能的分析

绝对重力测量的精度主要受振动噪声的限制.振动补偿是一种简单可行的振动噪声处理方法,它通过传感器探测振动噪声来对测量结果进行修正.现阶段对于不同传感器的振动补偿性能缺乏系统的分析与评估,仅停留在应用阶段.本文从理论出发分析了传感器性能对补偿效果的影响,并通过实验评估了不同振动环境下不同传感器的振动补偿性能.实验结果显示,采用低噪声地震计的振动补偿效果主要受带宽和量程的限制,在安静环境下可实现优于百微伽的单次测量标准差,但补偿效果随振动噪声高频成分的增强而降低,在动态环境下地震计则受量程限制而无法工作.采用加速度计的振动补偿效果主要受分辨率的限制,在复杂和动态环境下均可实现毫伽量级的单次测量标准差.本文为振动补偿技术应用于绝对重力测量提供了振动传感器选型的理论和实践依据,有望为振动补偿技术的进一步发展提供技术支撑.     

光学系统受迫振动的激光测量方法

将激光信号与高帧频CCD结合,解决了光学系统中振动信号和激光信号之间的转换问题,不仅能够测量振动对系统光束指向稳定性的影响,而且能够得到振动信号本身的频率特性。利用该方法对振源为150 Hz和200 Hz两种条件下的光学系统受迫振动进行测量,得到了与输入信号相吻合的振动信号属性。通过实验与分析得知:时域振幅测量精度为6.25 m,频域分辨力为2 Hz,方法简便高效,测量结果准确,已应用于角多路准分子激光主振荡功率放大器系统打靶试验平台光束指向稳定性的研究中。     

回转件弯扭测量系统及其不确定度分析

为了准确诊测轴系振动特性,基于激光多普勒的频移原理,提出一种能同时测量旋转轴系弯曲振动、扭转振动和轴系旋转速度的方法。设计了能分离弯扭振动的多普勒外差干涉光路,结合光学差拍及参考光技术,构建了测量系统数学模型。对影响激光多普勒弯扭振动测量的主要因素进行了分析,讨论了各参量对测量结果的影响,并给出了相应的测量不确定度。在置信水平为95%时,瞬时转速的不确定为0.079 r/min,弯曲振动速度分量的不确定为0.001 4 mm/s,其精度能满足旋转状态下轴系振动的综合测量要求。     

低温制冷机微振动输出的测量和控制方法

低温制冷机微振动输出是在设计和实际使用过程中的重要指标。为了准确测量出低温制冷机自身微振动输出,提出了采用弹簧和细线的悬置方式测量微振动输出的方法,消除了因为支撑和装夹等因素的影响,并对2.8W/80K斯特林制冷机压缩机和膨胀机各方向的振动输出进行测试,分析了振动输出产生的原因和控制方法,对于整机优化设计与性能改进具有指导意义。     

空气加热器振动信号的测量与处理研究

针对火箭发动机试验中某加热器振动信号的测量和处理问题,首先在加热器某测点上冗余配置了两种不同型号的加速度计,完成了其振动加速度信号的测量;之后,基于MATLAB编程方法实现了加热器振动加速度信号消除趋势项和平滑预处理,通过对两种预处理结果的比较分析,得到了最终合理的振动加速度信号;最后,将振动加速度信号进行了频域二次积分解析运算,得到了其振动位移量信号;试验结果验证了信号测量的可靠性和处理结果的有效性和准确性,从而为加热器振动状况的分析提供了全面、可靠、准确的数据依据。     

对地磁水平分量测量实验的改进

通过地“地磁水平分量测量”实验的改进，介绍一种测量振动周期的新方法，即将小磁针在磁场中的机械振动周期的测量转变为同步的电信号振动周期的测量。     

激光超声中微振幅测量的干涉仪电偏频跟踪系统

激光超声是近些年来发展较快的研究课题。它应用于无损检测的一个重要问题如何测量微振动。由于需检测的对象是小于10~(-10)m数量级的微振动,一般采用干涉仪作为检测的主要手段。干涉仪可以测量微振动,主要有麦克尔逊干涉仪、法布里-珀罗干涉仪等。用干涉仪测量微小振动面临的主要困难是提高测量精度和整个系统的稳定性,使整个系统具有较好的抗干扰性能。我们在研究中采用了激光频率锁定方法。其     

基于动态全息的面内微振动测量系统

为了实时测量高频、微小面内振动,利用硅酸铋（BSO）晶体的光折变特性搭建了基于动态全息的面内微振动测量系统。通过粗糙表面的散射信号光携带面内振动信息,与参考光在晶体内干涉形成动态全息并实时衍射,参考光的衍射光和信号光的透射光之间形成新的干涉,通过光电探测器对干涉信号进行解时域或频域的探测,即可得到振动信息。以剪切式压电陶瓷驱动的散射片为被测物,实验测量了0.5～240 kHz的亚微米量级的面内振动。