一种火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法与流程

1.本技术属于火箭模态试验振型斜率时域数据处理技术领域，具体涉及一种火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法。


背景技术：

2.火箭模态试验用以测试火箭结构的模态参数，包括模态频率、振型、振型斜率、模态阻尼比，为惯性器件安装位置选择、控制系统的设计提供依据，测试的精度尤其是振型斜率的测试精度非常关键。
3.火箭模态试验中振型斜率的测试原理为，在各阶频率下进行定频激励，使火箭处于共振状态，根据粘贴在火箭表面陀螺、参考点加速度输出的时域数据，利用导弹与运载火箭模态试验方法qj3285a-2018中公开的公式得到振型斜率，其中需要陀螺和参考点加速度在各阶频率下的幅值、相位，但在数据采集时，是通过传感器获得时域数据，再计算得到陀螺和加速度的幅值、相位，由于在数据采集过程中存在着噪声及直流偏移量等，对测试精度带来不利影响。
4.鉴于上述技术缺陷的存在提出本技术。
5.需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本技术的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本技术的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

6.本技术的目的是提供一种火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
7.本技术的技术方案是：
8.一种火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法，包括：
9.对传感器采集的时域数据进行滤波处理，滤掉直流偏移量；
10.计算时域数据的拟合参数a1、a2：
[0011][0012]
其中，
[0013]
ωr为时域数据的周期；
[0014]
ti为时域数据第i个采样序列的振幅；
[0015]
n为时域数据的采样序列数量；
[0016]
a0时域数据的直流分量；
[0017]
计算时域数据幅值a、相位φ：
[0018][0019]
根据本技术的至少一个实施例，上述的火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法中，ωr＝2πfr；
[0020]
其中，
[0021]fr
为时域数据的频率。
[0022]
本技术至少存在以下有益技术效果：
[0023]
提供一种火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法，首先通过滤波对时域数据进行处理，滤掉直流偏移量，然后通过数字运算获得高精度的陀螺、参考加速度的幅值和相位，可以有效去除噪声和直流偏移量的影响，提高火箭振型斜率测试的精度。
附图说明
[0024]
图1是本技术实施例提供的火箭模态试验振型斜率原始时域数据示意图；
[0025]
图2是本技术实施例提供的火箭模态试验振型斜率时域数据滤波后的示意图；
[0026]
图3是以本技术实施例提供的火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法得到时域数据的示意图。
[0027]
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，此外，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本技术的限制。
具体实施方式
[0028]
为使本技术的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本技术的部分实施例，其仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0029]
此外，除非另有定义，本技术描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本技术描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本技术的限制。本技术描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本技术描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本技术描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0030]
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本技术的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本技术中的具体含义。
[0031]
下面结合附图1至图3对本技术提供的火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法做进一步详细说明。
[0032]
在各阶频率下对火箭结构进行定频激励，通过传感器采集陀螺和加速度的输出时域数据，对时域数据进行滤波处理，滤掉直流偏移量，参照以下时域数据处理方法，获得陀螺和参考加速度的幅值和相位。
[0033]
采集的时域数据是频率已知的正弦数据，可以表示为下式：
[0034]
x(t)＝a0+asin(2πfrt+φ)
……………………………………
(1)
[0035]
其中，
[0036]
a0为直流分量；
[0037]
a为振幅；
[0038]
φ为相位；
[0039]fr
为频率。
[0040]
按照采样定理的要求，对时域数据进行有效采样，得到如下的采样序列：
[0041]
xi＝x(ti),i＝0,1,2,
…
,n-1，
…………………………
(2)
[0042]
其中，
[0043]
n为采样序列数量；
[0044]
ti＝i
△
t；
[0045]
其中，
[0046]
△
t为采样时间间隔。
[0047]
若ωr＝2πfr，则(1)式可表示为：
[0048]
x(t)＝a0+a1cosωrt+a2sinωrt
…………………………
(3)
[0049]
其中，
[0050]
a1＝acosφ，a2＝asinφ
………………………………
(4)
[0051]
由(3)式可见，待拟合的参数有a0，a1，a2，拟合误差的平方和为：
[0052][0053]
求拟合参数a0，a1，a2的最小二乘法将使e最小，使e最小的条件是：
[0054][0055]
进而可得联立方程：
[0056][0057]
求得拟合参数a0，a1，a2，进而由(4)式求得正弦数据的幅值a、相位φ：
[0058][0059]
获得幅值a、相位φ后，进一步可按照导弹与运载火箭模态试验方法qj3285a-2018中公开的公式得到振型斜率。
[0060]
为了批量处理时域数据，可基于matlab开发振型斜率计算程序，提高了振型斜率时域数据的处理效率。
[0061]
在一个具体实施例中，采集得到的时域数据如图1所示，滤波后的时域数据如图2所示，处理得到时域数据的幅值a、相位φ，得出时域数据如图3所示。
[0062]
本技术提供的火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法，首先通过滤波对时域数据进行处理，滤掉直流偏移量，然后通过数字运算获得高精度的陀螺、参考加速度的幅值和相位，可以有效去除噪声和直流偏移量的影响，提高火箭振型斜率测试的精度。
[0063]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法，其特征在于，包括：对传感器采集的时域数据进行滤波处理，滤掉直流偏移量；计算时域数据的拟合参数a1、a2：其中，ω
r
为时域数据的周期；t
i
为时域数据第i个采样序列的振幅；n为时域数据的采样序列数量；a0时域数据的直流分量；计算时域数据幅值a、相位φ：2.根据权利要求1所述的火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法，其特征在于，ω
r
＝2πf
r
；其中，f
r
为时域数据的频率。

技术总结
本申请属于火箭模态试验振型斜率时域数据处理技术领域，具体涉及一种火箭模态试验振型斜率时域数据处理方法，首先通过滤波对时域数据进行处理，滤掉直流偏移量，然后通过数字运算获得高精度的陀螺、参考加速度的幅值和相位，可以有效去除噪声和直流偏移量的影响，提高火箭振型斜率测试的精度。高火箭振型斜率测试的精度。高火箭振型斜率测试的精度。


技术研发人员：杨文岐 李晓东 宋巧治 胡延鹏 李思宇
受保护的技术使用者：中国飞机强度研究所
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/12