3-19 温－振复合环境试验及测试技术

黎启胜申川田光明王东升

　　在各种环境因素引起的结构故障中，温度和振动都是主要的原因，研究温－振复合环境试验中温度声对结构响应的影响具有重要意义，在环境试验中，静态、动态和瞬态测试具有各自的特点和不同要求；测试基础上和测试系统在不断扩大，对测试速度、准确度和精确度方面的要求也在不断提高；VXI总线测试系统和虚拟仪器技术等的发展为测试系统的改进和提高提供了契机。而在温－振复合环境试验中，动态测试系统(主要指前端)在感受振动载荷的同时会受到温度环境的影响；对传感器及测试电缆进行隔温处理比较困难，环境温度的变化会对动态测试系统前端的灵敏系数产生一定的影响，并最终降低测量精度。

　　对均匀温度场中两端简支梁的动态特性进行了理论分析和有限元计算，在此基础上开展了两端固支梁温－振复合试验研究，并皎试验与理论结果进行了定性的对比分析。结果表明：结构的共振频率随着温度的增加逐渐降低；而结构响应随着温度变化的规律比较复杂。由此可知，在温－振复合环境试验中，应该重点监测试验结构中热膨胀系数大、受约束作用强的非金属构件，以及受约束作用强的受压缩的薄壁、细长构件。进一步验证了复合环境试验的必要性。

　　结合我所环境试验测试技术的现状和复合环境试验发展的要求，研究了虚拟仪器与VXI总线测试技术和环境试验中各种信号测试的特点与要求，设计了满足静态、动态、瞬态等不同频率范围的基于VXI的测试技术方案。利用客户/服务器模式将虚拟仪器技术和网络技术相结合，实现了环境试验测试的以太网测试系统；利用数传电台FC201/B，实现了无线传输测试系统方案，满足一般低速测试的需要；通过高速无线PCM技术及高速以太网技术可实现串行高速远距离传输。在瞬态测试方面，约1M的采样频率能够满足一般环境瞬态测试的需要；通过DSP或示波器技术实现了更高频率的采样。

　　对常用电荷输出式、ICP式加速度传感器及应变片(1/4桥、半桥、全桥方式)在- 50~100℃内的温度响应特性进行了研究。开展了一系列试验，通过数据分析获得了加速度传感器及应变传感器的温度响应特性，初步探索了测试数据温度修正方法。当温度在- 50~100℃内变化时，电荷输出式、ICP式加速度传感器灵敏度的变化在10%以内，应变片（半桥、全桥方式）灵敏度的变化可以达到10%，1/4桥方式因温漂过大而不能使用；应变数据处理必须采用隔直方式进行；通过温度灵敏度系数修正可以有效降低温度变化引起的测试数据误差；在0~40℃内，现有测试系统可以正常使用。

　　因此，为了提高环境试验技术必须改善测试系统，特别是在温- 振复合环境试验中要增强系统前端在温度场中的环境适应性，研究各种测试数据修正技术以保证测试数据的有效性，进一步研究不同结构在均匀和非均匀温度场中的动态特性，为试验中测点监测和试验后数据分析提供依据。