動態瞬變力值校準中的不確定度建模及其溯源

《動態瞬變力值校準中的不確定度建模及其溯源》是依託北京航空航天大學，由王中宇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：動態瞬變力值校準中的不確定度建模及其溯源
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：王中宇
• 項目類別：面上項目

項目摘要

力是最常見的物理量之一，廣泛套用於工業、農業、自動控制和國防領域。隨著動態測量精度的提高，對動態力測量準確度的要求越來越高。動態測量結果穩定可靠的前提是準確的校準。動態力校準中的兩個重要環節是動態力激勵與動態力溯源，其中動態力的溯源尤其重要。針對動態瞬變力值測量結果不準確和測量不確定度評定不完善的問題，採用理論分析與校準、測試實驗相結合的方法，研究動態力值測量過程中的回響特性及其變化規律；對力值測量系統進行機理建模、穩定性判別與可靠性檢驗；通過研究動態力值校準中的內蘊特性及其作用規律，對動態瞬變力值校準的不確定度進行建模及其溯源；分析得到動態測量不確定度計算評定與有效驗證的關鍵技術；建立動態力值測量不確定度的最佳化評定原理與計算方法，保證動態瞬變力值測量結果的可靠性。為動態力、衝擊、應變等力學量的研究提供科學依據，提高動態校準的準確性與測量結果的可信賴程度，突破動態力值計量校準中的瓶頸問題。

結題摘要

動態力溯源是國家質量基礎的核心內容之一。動態力溯源技術可以為力感測器的動態校準、動態載荷的高精度線上測試和機械量動態特性的表征等提供依據，近年來已經成為動態力計量領域的研究熱點。由於動態力溯源技術具有實時測量和動態復現的優點，可用於諸如飛機起落架的載荷衝擊試驗及汽車懸架的振動試驗等動態力學特性的評定問題。課題圍繞固體力學中動態載荷的高精度測量需求，開展了動態力溯源及其不確定度評定技術的研究。針對常見的衝擊力和正弦力的溯源問題，分別研製了基於雷射外差干涉法的動態力溯源系統；針對動態力溯源系統的誤差補償問題，提出了動態力的正則化重構、運動體等效加速度的復現和力感測器慣性質量的估計和修正方法，實現了衝擊力和正弦力的高精度線上測量。以激波管系統為載體，研究了壓力感測器在階躍激勵作用下的動態校準特性以及校準結果的最佳化。研究了激波管法壓力感測器動態校準原理，提出了基於趨勢辨識的壓力感測器階躍回響信號穩定值估計方法，提高了時頻域動態特性參數的估計精度；分析了破膜振動、激波衝擊振動、工作介質和激波管低壓室長度對動態校準結果的影響。提出了一種壓力感測器階躍回響信號低頻噪聲消除方法和動態校準參數模型辨識方法。建立了入射激波階躍壓力和反射激波階躍壓力幅值的不確定度評定模型，提出了一種基於壓力感測器數學模型的時頻域動態特性參數不確定度評定方法。提出了一種力感測器動態校準與溯源的誤差補償技術和不確定度評定方法。基於激波管系統對壓力感測器進行動態校準，分別提出了階躍回響信號穩定值估計、波動量化評估、低頻噪聲消除、參數模型辨識以及不確定度評定方法，提高了壓力感測器動態校準結果的可靠性，為激波管系統的最佳化設計提供了基礎。