|
轉(zhuǎn)換為波浪高程。探針的第二次應(yīng)用是驗證
通過將單個探頭安裝在
與擺動楔一起移動的水平桿。
8.
圖2.3。ToughSonic 14探頭。
SenixVIEW軟件用于配置傳感器。傳感器需要+24 DC電源
以操作所提供的終端板并與其通信。端子板輸出
0至10伏，對應(yīng)于軟件中為探頭設(shè)置的測量范圍。
附錄B中的圖B.1–B.5顯示了用于
所有探頭。對于測量波浪高度的探頭1至4，它們設(shè)置為
1V的增益對應(yīng)于1英寸。對于造波器楔形探頭，設(shè)置了
對應(yīng)于2英寸的1V增益。圖2.4和2.5顯示了楔塊的位置
探針和探針1至4。2.3信號調(diào)節(jié)器
AMTI Gen 5是一個放大器，能夠獨立配置六個
稱重傳感器通道。用戶為每個通道設(shè)置所需的激勵電壓和增益
通過使用所提供的AMTI軟件。由于
防水連接器，所有6個通道的激勵電壓必須相同，但
收益可能有所不同。Gen 5放大器還可補償電纜長度。
在本論文中，放大器通過連接電纜接收稱重傳感器輸出信號。它
根據(jù)用戶選擇的激勵電壓電平和增益處理信號
然后將它們作為模擬輸出電壓提供。圖2.6顯示了AMTI的圖片
用于本研究的第5代放大器。
圖2.6。AMTI Gen 5放大器用于動態(tài)驗證和實驗測量。
11
2.4數(shù)據(jù)采集（DAQ）儀器
本文使用NI USB-6363 DAQ儀表板對模擬量進行離散采樣
來自Gen 5信號調(diào)節(jié)器的信號。圖2.7顯示
本研究中使用的NI USB-6363 DAQ儀器。儀器連接到
在動態(tài)驗證和實驗測量期間，通過USB電纜連接到計算機。
圖2.7。用于動態(tài)驗證的NI USB-6363 DAQ儀器
以及實驗測量。
2.5電源
本研究的直流電源由Keysight E3631A可編程電源單元提供。
它通過探頭的端子電路向五個Senix探頭提供+24V DC電源
卡。圖2.8（a）顯示了Keysight電源裝置的圖片。
使用TRIPP-LITE線路調(diào)節(jié)器LC2400交流電源單元，
AMTI Gen 5信號調(diào)節(jié)器NI USB-6363 DAQ的噪聲控制電源
儀器和Keysight電源裝置。它還用于保護部件免受
過電壓和功率浪涌。圖2.8（b）顯示了TRIPP-LITE管線調(diào)節(jié)器
使用的單位。
12
（a） 直流電源單元（b）交流電源單元
圖2.8。電源裝置。
2.6部件組裝
圖2.9是實驗裝置中使用的所有組件的示意圖。它有助于在本文中可視化整體組件的關(guān)系。動態(tài)的布局
中的動態(tài)驗證設(shè)置部分討論了驗證系統(tǒng)的組件
下一章。圖2.10是一張照片，顯示了
圖2.9。
13
圖2.9。用于實驗測量設(shè)置的總體組件及其物理關(guān)系的框圖。
圖2.10。用于實驗測量的整體組件組件。
14
第3章：
設(shè)施和設(shè)備
本章討論了本論文所用的測試設(shè)備。設(shè)計
首先討論了動態(tài)校準(zhǔn)。然后牽引箱及其部件
演說。最后，本章對測試夾具和圓柱體進行了說明。
3.1動態(tài)驗證設(shè)置
動態(tài)驗證的數(shù)據(jù)采集站設(shè)置是
實驗數(shù)據(jù)采集站設(shè)置如前一章所示。然而
動態(tài)驗證組件不同于實驗測試夾具。動態(tài)
驗證的總體組件及其物理關(guān)系如圖3.1所示。
關(guān)于整個裝配的更多討論可在本節(jié)末尾找到。
圖3.1：。動態(tài)驗證設(shè)置的總體組件及其物理關(guān)系框圖。
完整組裝的動態(tài)驗證系統(tǒng)的圖片如圖3.2所示。這個
動態(tài)驗證組件安裝在80/20鋁結(jié)構(gòu)上。連接器
稱重傳感器的側(cè)適配器將驗證組件連接到80/20結(jié)構(gòu)。上
在稱重傳感器的另一側(cè)，一個非常柔軟的彈簧懸掛在有效載荷側(cè)適配器上。
15
在彈簧的另一端連接了一個稱重盤，以保持驗證重量。
理想情況下，驗證設(shè)置將涉及稱重傳感器沿其長軸旋轉(zhuǎn)
其中軸向軸承附接到有效載荷側(cè)。懸掛在軸承上的重物會
保持固定。稱重傳感器測量原點將與稱重傳感器一起旋轉(zhuǎn)
施加的載荷將在兩個正交測量方向之間傳遞
保持動態(tài)。這種設(shè)計的問題是，我們需要用于電纜連接的滑環(huán)，
否則電纜最終會扭曲。
圖3.2。用于動態(tài)驗證的完全組裝系統(tǒng)。
論文要求在動態(tài)載荷下對稱重傳感器進行驗證，以確保
可以精確地測量小的非線性負載。傳統(tǒng)驗證和準(zhǔn)確性
對靜態(tài)負載進行評估，查看收集的稱重傳感器信號的平均值。
然而，我們對動態(tài)荷載感興趣，因為波浪引起的荷載是周期性的。
16
因此，本研究需要研究上
在稱重傳感器的另一側(cè)，一個非常柔軟的彈簧懸掛在有效載荷側(cè)適配器上。
15
在彈簧的另一端連接了一個稱重盤，以保持驗證重量。
理想情況下，驗證設(shè)置將涉及稱重傳感器沿其長軸旋轉(zhuǎn)
其中軸向軸承附接到有效載荷側(cè)。懸掛在軸承上的重物會
保持固定。稱重傳感器測量原點將與稱重傳感器一起旋轉(zhuǎn)
施加的載荷將在兩個正交測量方向之間傳遞
保持動態(tài)。這種設(shè)計的問題是，我們需要用于電纜連接的滑環(huán)，
否則電纜最終會扭曲。
圖3.2。用于動態(tài)驗證的完全組裝系統(tǒng)。
論文要求在動態(tài)載荷下對稱重傳感器進行驗證，以確保
可以精確地測量小的非線性負載。傳統(tǒng)驗證和準(zhǔn)確性
對靜態(tài)負載進行評估，查看收集的稱重傳感器信號的平均值。
然而，我們對動態(tài)荷載感興趣，因為波浪引起的荷載是周期性的。
16
因此，本研究需要在測量
動態(tài)負載和我們確定信號幅度的能力。
對于動態(tài)驗證設(shè)計，使用了質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。有效負載側(cè)適配器
連接到稱重傳感器，并具有垂直于地面懸掛的彈簧。有一個
彈簧末端的配重盤，可承受不同的重量。當(dāng)權(quán)重
彈簧的位移長度周期性地增加和減少
稱重傳感器上的振動力。我們想要一個非常柔軟的彈簧
以在足夠的時間內(nèi)產(chǎn)生足夠的振蕩。更多詳細信息
本節(jié)末尾將討論有關(guān)裝配的信息。
兩個適配器（連接器側(cè)和有效負載側(cè)）用于動態(tài)驗證
裝配它們采用快速成型技術(shù)印刷，由聚碳酸酯制成。該材料提供了承載負載重量的強度和耐久性
電池，這是重要的，因為它是由不銹鋼制成的
稱重盤。圖3.3和3.4顯示了連接器側(cè)和有效載荷的圖片
側(cè)適配器。此外，兩個適配器的工程圖紙如所示
附錄A（分別為圖A.1和A.2）。
（a） 前視圖（b）后視圖
圖3.3。稱重傳感器的接頭側(cè)適配器。
17
（a） 前視圖（b）側(cè)視圖
圖3.4。稱重傳感器的有效負載側(cè)適配器。
對于驗證權(quán)重，我們使用了美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）
校準(zhǔn)重量為1磅和0.5磅，并為較輕的重量定制重量。
這些重量輕的重物是用一些金屬絲和一組PASCO重物制成的。圖3.5
顯示了驗證權(quán)重的圖片。通過使用
適當(dāng)?shù)碾娋�長度，并使用數(shù)字秤確認。電線頂部的環(huán)
用作一個支架，允許快速從重量盤上移除重量，而無需
對彈簧產(chǎn)生任何不希望的干擾。
18
圖3.5。動態(tài)驗證權(quán)重。
表3.1。動態(tài)驗證權(quán)重。
磅-克
0.05 22.680
0.10 45.359
0.15 68.389
0.20 90.719
0.25 113.398
0.30 136.078
0.50 226.796
1.00 453.592
19
3.2帶造波器的牽引箱
本研究使用具有NPS造波能力的拖曳罐進行實驗。3英尺(𝑊) x 4英尺(𝐻) x 36英尺(𝐿) 牽引箱由鋁材料制成
并安裝了八個相同的透明有機玻璃面板，用于觀察
坦克有關(guān)牽引箱的更多信息，請參見[15]。由80/20鋁擠壓件和安裝支架組成的固定橋提供了懸掛測試夾具的結(jié)構(gòu)。這座橋有兩個垂直結(jié)構(gòu)
如圖3.8所示。該橋用于隔離
測試夾具和圓柱形主體。波浪發(fā)生器已連接
并在操作時在罐結(jié)構(gòu)本身內(nèi)產(chǎn)生振動。
如果橋梁沒有振動，這些振動將在記錄的信號中表現(xiàn)為噪音
利用。
21
（a） 左側(cè)（b）右側(cè)
圖3.8。垂直支撐結(jié)構(gòu)的左側(cè)和右側(cè)
牽引箱上的固定橋。
3.3測試夾具
測試夾具中使用了兩種不同的稱重傳感器適配器。圖3.9顯示了
連接到稱重傳感器的兩個適配器的圖片。左側(cè)的適配器連接
連接器側(cè)的稱重傳感器的水平支柱。這個適配器是中空的，就像
水平支柱，允許電力和信號電纜穿過并連接到
稱重傳感器。右側(cè)的適配器將稱重傳感器固定到圓柱形測試體上
帶有螺釘，并帶有凹槽，以允許水在浸沒時流過
身體。Hermsen[6]先前設(shè)計了兩個適配器，用于她的論文工作和
使用快速成型技術(shù)用聚碳酸酯制造它們。
22
圖3.9。鋁體內(nèi)的稱重傳感器測試組件。（已改編
來自[6]）。
固定橋上有三個不同的部件。U形通道
固定在固定橋上
兩個鋁制加強件。80/20擠壓桿也連接到固定件上
橋探針2-4由該桿保持在身體弓的前面，以測量
入射波高程剖面。最后，幫助穩(wěn)定支柱的垂直部分
為了防止波浪傳播過程中的振動
固定橋和垂直支柱。
23
圖3.10。用于實驗測試運行的完全組裝的測試夾具。
完全組裝的垂直和水平支柱如圖3.10所示。46英寸
垂直鋁桿是一根1英寸×1.5英寸的陽極氧化鋁棒。它提供支持
通過在浸沒在水中時承載圓柱體的整個重量。它有
孔的增量為1英寸。這些孔允許在
牽引箱。垂直支柱通過兩個L形安裝件連接到U形通道
支架和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。垂直支柱連接至水平支柱
通過具有90度角的接頭適配器。水平支柱為空心鋁桿
直徑為1.5英寸。中空水平支柱的尺寸允許電纜
連接到稱重傳感器以通過。關(guān)于水平和
赫姆森[6]的研究中發(fā)現(xiàn)了垂直刺痛。
U形通道和加強件是測試裝置的支撐元件。U形通道
通過兩個矩形塊加強件連接到固定橋。兩個加勁肋
將U形槽連接到支撐橋的底部，并支撐整個測試
以防止其自由移動和振動。每個加勁肋固定在
如圖3.11所示，用螺栓和螺母固定U形槽。U形槽中也有孔
24
沿其中心線增加2英寸，以幫助定位Senix探頭的位置
測量入射波。探頭1位于圓柱體中點上方
身體使用這些孔之一。
圖3.11。將U形槽鋼連接至支撐的完全組裝加勁肋
橋
3.4車身輪廓
圖3.12中所示的圓柱體總長度為30英寸，包括
端蓋的長度與直徑之比，𝐿/𝐷, 共5頁。車身由鋁制成
直徑為6英寸，厚度為1/8英寸。車身采用自由浸水設(shè)計。
因此，在鋁閥體上加工了許多1/8英寸的泄放孔，用于
當(dāng)尸體被淹沒時，空氣得以逃逸。主體有兩個半球形端
使用快速原型技術(shù)制造的蓋子。船尾端蓋有一個2
直徑為英寸的間隙孔，以允許支柱在沒有任何接觸的情況下通過。這個
聚碳酸酯端蓋不需要任何打磨或表面修飾。他們被使用了
“如捏造的。”
造波器位于牽引箱的一端。使用80/20
鋁擠壓件、聚四氟乙烯滑動輥、電機、楔塊、致動器和
Senix探頭。波形發(fā)生器由定制軟件控制。所需頻率
并且將造波器楔的振幅手動輸入到軟件中。這些
然后將命令發(fā)送到電機，以移動垂直致動器以產(chǎn)生波浪
通過在罐內(nèi)向上和向下移動楔塊。圖3.6顯示了前部和
波形發(fā)生器的后視圖。可以找到有關(guān)造波器尺寸的信息
在Whitmer的[3]研究中。
（a） 前視圖（b）后視圖
圖3.6。用于實驗測量的造波器。
20
消浪海灘位于儲罐的另一端，以盡量減少任何波浪
反射波會沿著水槽向下傳播。海灘由一對
交錯排列的穿孔丙烯酸板。這些洞吸收了波浪
防止它們沿著儲罐向下移動。設(shè)計安裝為12度。
安裝海灘后，實際角度測量為12.4度。尺寸
如圖3所示 |
