專利名稱：一種基于扭擺曲線尋找周期值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種構(gòu)件扭擺法測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于扭擺曲線尋找周期
值的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于質(zhì)量和外形形尺寸較大物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測量，最常用的是扭擺法，其關(guān)鍵技 術(shù)是無阻尼扭擺周期的測量。扭擺周期的測量目前國內(nèi)外最常用的是光電計(jì)時(shí)法，這種測 量方法受測量環(huán)境和被測件形狀的影響較大，在扭擺過程中系統(tǒng)阻尼較大時(shí)，測量精度較 低。即使利用多次周期平均的計(jì)算方法也不會(huì)減小測量誤差，而利用振幅阻尼比測量法可 以將誤差減小一個(gè)數(shù)量級(jí)。在振幅阻尼比測量法中關(guān)鍵在于如何尋找最佳周期值的大小， 從而能精確得到扭擺曲線的阻尼比，才能正確計(jì)算出構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有扭擺周期測試的缺陷，提供一種基于扭擺曲線尋找最佳周 期值的方法。 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明基于扭擺曲線尋找周期值的方法，其特征在于包括如下步驟 步驟一從扭擺構(gòu)件進(jìn)行自由衰減時(shí)開始采集數(shù)據(jù)，同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)第一個(gè)波峰后開
始記錄數(shù)據(jù)； 步驟二 從經(jīng)過第一個(gè)波峰后，以開始三個(gè)點(diǎn)為起始位置，建立從各自點(diǎn)開始的連 續(xù)50個(gè)點(diǎn)的數(shù)組之和分別得到a， b， c，并得到| | b-a | -1 b_c | | ; 步驟三以固定窗口大小50個(gè)點(diǎn)為基準(zhǔn)不斷將數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)棧和出棧，不斷建立連 續(xù)50個(gè)點(diǎn)的數(shù)組之和并更新a，b，c，當(dāng)更新后的| lb-a卜lb-cl |為最小，則b點(diǎn)為幅值點(diǎn)， 而且是該幅值重復(fù)點(diǎn)的第一個(gè)點(diǎn)； 步驟四將步驟三所述幅值點(diǎn)后挪7個(gè)點(diǎn)則得到了幅值重復(fù)點(diǎn)的中間點(diǎn)，記錄下 所述中間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)時(shí)間； 步驟五通過步驟三得到不同峰值下的幅值對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)時(shí)間，相鄰兩個(gè)橫坐標(biāo)
時(shí)間之差即是周期值大小。 步驟二所述三個(gè)點(diǎn)分別為0、50、100。 步驟三中當(dāng)所述更新后a，b，c相等時(shí)，llb-a卜lb-cll為最小。 本發(fā)明方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，能精確得到扭擺曲線的阻尼比，正確計(jì)算出構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)
慣量的大小。


圖1是光電計(jì)數(shù)值與計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)的關(guān)系圖。
圖2是扭擺曲線波峰處計(jì)數(shù)值與計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)圖。
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圖3是扭擺曲線波峰值計(jì)算軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)說明書附圖并結(jié)合具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1所示，縱坐標(biāo)反映的是計(jì)數(shù)值大小，橫坐標(biāo)計(jì)數(shù)點(diǎn)個(gè)數(shù)。它是振幅隨時(shí)間為不 斷衰減的余弦曲線。為了更清楚說明技術(shù)方案，在具體實(shí)施例中，選用光電傳感器提取扭擺 信號(hào)，也就是構(gòu)件偏離平衡位置的弧度，并將其轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)電壓信號(hào)，同時(shí)信號(hào)被采樣頻率 為500HZ的高速計(jì)數(shù)卡采集到工控機(jī)，凡是能實(shí)現(xiàn)高速計(jì)數(shù)卡達(dá)到500HZ的電路，采集卡， 新型功能器件或微處理器都屬于相同功能的等效替代。 圖2所示，由于扭擺系統(tǒng)在振幅最大的時(shí)候波形變化率最小，因此在波峰附近采 集到多次重復(fù)值的點(diǎn)，采集重復(fù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)多少這是由采樣頻率決定的。采樣頻率越高，重復(fù) 點(diǎn)越多。本系統(tǒng)采用5. 464kg的標(biāo)準(zhǔn)件，由該圖可以判斷幅值為288處采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)為15，因 此窗口大小所取值應(yīng)該大于15才能得到精確的幅值大小，對(duì)于質(zhì)量大小不同的標(biāo)準(zhǔn)件窗 口大小是不同的。無論對(duì)于質(zhì)量多少的構(gòu)件，分析極值點(diǎn)附近的重復(fù)點(diǎn)都屬于專利范疇，。
圖3所討論的該極值點(diǎn)的分析情況只適用于當(dāng)前情況，對(duì)于不同幅值之下的幅值 附近的極值點(diǎn)的情況是不同，需要將不同的情況下的極值點(diǎn)具體分析。在實(shí)驗(yàn)操作中需要 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，從而得到對(duì)每個(gè)幅值下的不同情況，進(jìn)而才可以實(shí)時(shí)改變算 法，判斷哪個(gè)點(diǎn)為極值的最佳點(diǎn)。具體步驟如下 步驟一 從構(gòu)件開始進(jìn)行自由衰減開始采集數(shù)據(jù)，同時(shí)判斷第一次極值，當(dāng)出現(xiàn)第 一個(gè)波峰后開始記錄數(shù)據(jù)。
步驟二 從經(jīng)過一個(gè)波峰后開始記錄數(shù)據(jù)，以開始三個(gè)點(diǎn)為起始位置，建立從各自 點(diǎn)開始的計(jì)算連續(xù)50個(gè)點(diǎn)的數(shù)組之和得到a， b， c，并計(jì)算| | b-a | -1 b_c | | 。
步驟三以固定窗口大小50個(gè)點(diǎn)為基準(zhǔn)不斷將數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)棧和出棧，不斷建立連 續(xù)50個(gè)點(diǎn)的數(shù)組之和并更新得到a，b，c，當(dāng)a，b，c三個(gè)值相等時(shí)，此時(shí)||b_ah|b-C||為 最小，則可判斷為幅值點(diǎn)，而且是該幅值重復(fù)點(diǎn)的第一個(gè)點(diǎn)，如圖2。 步驟四如圖2，可將該點(diǎn)后挪7個(gè)點(diǎn)則得到了幅值重復(fù)點(diǎn)的中間點(diǎn)，也是幅值的 最佳點(diǎn)，此時(shí)記錄下該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)時(shí)間。 步驟五通過步驟三可以得到不同峰值下的幅值對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)時(shí)間，相鄰兩個(gè)橫 坐標(biāo)時(shí)間之差即是周期值大小。
權(quán)利要求
一種基于扭擺曲線尋找周期值的方法，其特征在于包括如下步驟步驟一從扭擺構(gòu)件進(jìn)行自由衰減時(shí)開始采集數(shù)據(jù)，同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)第一個(gè)波峰后開始記錄數(shù)據(jù)；步驟二從經(jīng)過第一個(gè)波峰后，以開始三個(gè)點(diǎn)為起始位置，建立從各自點(diǎn)開始的連續(xù)50個(gè)點(diǎn)的數(shù)組之和分別得到a，b，c，并得到||b-a|-|b-c||；步驟三以固定窗口大小50個(gè)點(diǎn)為基準(zhǔn)不斷將數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)棧和出棧，不斷建立連續(xù)50個(gè)點(diǎn)的數(shù)組之和并更新a，b，c，當(dāng)更新后的||b-a|-|b-c||為最小，則b點(diǎn)為幅值點(diǎn)，而且是該幅值重復(fù)點(diǎn)的第一個(gè)點(diǎn)；步驟四將步驟三所述幅值點(diǎn)后挪7個(gè)點(diǎn)則得到了幅值重復(fù)點(diǎn)的中間點(diǎn)，記錄下所述中間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)時(shí)間；步驟五通過步驟三得到不同峰值下的幅值對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)時(shí)間，相鄰兩個(gè)橫坐標(biāo)時(shí)間之差即是周期值大小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于扭擺曲線尋找周期值的方法，其特征在于步驟二所 述三個(gè)點(diǎn)分別為0、50、100。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于扭擺曲線尋找周期值的方法，其特征在于步驟三中 當(dāng)所述更新后a，b，c相等時(shí)，I b-a卜lb-c |為最小。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于扭擺曲線尋找周期值的方法。采用振幅比測量法，利用位移傳感器測量扭擺過程中的振幅變化并進(jìn)行離散點(diǎn)采樣。利用采集的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)通過窗口移動(dòng)算法，即以固定窗口大小50個(gè)點(diǎn)為基準(zhǔn)不斷將數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)棧和出棧，不斷建立連續(xù)50個(gè)點(diǎn)的數(shù)組之和并更新得到a，b，c，當(dāng)||b-a|-|b-c||為最小，則可判斷為幅值點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)不同系統(tǒng)極值點(diǎn)處的分析可以判斷出最佳極值點(diǎn)，此時(shí)記錄下該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)時(shí)間，每相鄰橫坐標(biāo)之差即為扭擺法測量中的周期大小。
文檔編號(hào)G01M1/10GK101782451SQ201010129218
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者于莉, 唐海洋, 陳亮亮, 陳仁文, 雷嫻, 高尚 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)