中國(guó)計(jì)量校準(zhǔn)成功解決高加速度振動(dòng)量值溯源問(wèn)題

日前，由中國(guó)計(jì)量校準(zhǔn)科學(xué)承擔(dān)的科研項(xiàng)目“諧振式高加速度振動(dòng)儀器校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)裝置建立”順利通過(guò)專(zhuān)家驗(yàn)收。該項(xiàng)目成功建立了包括諧振式振動(dòng)發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和激光絕對(duì)法測(cè)量系統(tǒng)在內(nèi)的高加速度振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了最高10000 m/s2的振動(dòng)加速度準(zhǔn)確測(cè)量，測(cè)量不確定度突破了0.5%（k＝2），整體技術(shù)水平優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)裝置。該裝置的建立滿(mǎn)足了我國(guó)高端動(dòng)力裝備關(guān)鍵部件的性能測(cè)試、先進(jìn)傳感器制造等領(lǐng)域?qū)Ω呒铀俣日駝?dòng)量值的準(zhǔn)確溯源需求，標(biāo)志著我國(guó)高加速度振動(dòng)參數(shù)測(cè)量不再受制國(guó)外。

儀器校驗(yàn)共振導(dǎo)致的疲勞損傷是引起航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃汽輪機(jī)等高端動(dòng)力裝備關(guān)鍵零部件失效的主要機(jī)制之一，而此類(lèi)共振通常具有較大的振動(dòng)加速度——用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的加速度傳感器測(cè)量范圍需達(dá)到4900 m/s2，航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓級(jí)壓氣機(jī)葉片的工作加速度幅值更是高達(dá)10000 m/s2以上。然而，此類(lèi)高加速度振動(dòng)量值無(wú)法在國(guó)內(nèi)進(jìn)行溯源，導(dǎo)致飛機(jī)零部件疲勞試驗(yàn)和計(jì)量認(rèn)證等長(zhǎng)期受制于國(guó)外，嚴(yán)重制約了我國(guó)高技術(shù)含量、高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的核心產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與貿(mào)易。解決振動(dòng)疲勞測(cè)試領(lǐng)域高加速度振動(dòng)量值的傳遞問(wèn)題迫在眉睫。

為此，中國(guó)計(jì)量院圍繞高加速度振動(dòng)量值的發(fā)生、控制和高精度測(cè)量技術(shù)展開(kāi)了深入研究。經(jīng)過(guò)多年努力，由中國(guó)計(jì)量院力聲所振動(dòng)與重力實(shí)驗(yàn)室蔡晨光副研究員領(lǐng)銜的項(xiàng)目組基于諧振放大原理，創(chuàng)新性地提出了“直推諧振梁固支端”;的設(shè)計(jì)，解決了諧振梁附加阻尼的影響，成功研制了最大加速度10000 m/s2的諧振式高加速度振動(dòng)發(fā)生裝置；采用諧振頻率迭代識(shí)別的方法，解決了諧振梁共振頻率的實(shí)時(shí)跟蹤問(wèn)題，建立了諧振式高加速度振動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高加速度振動(dòng)的精確控制；儀器計(jì)量采用帶通采樣和奈奎斯特采樣結(jié)合的技術(shù)，解決了高加速度振動(dòng)量值的絕對(duì)法測(cè)量問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了17.9 Hz——2968 Hz頻率范圍內(nèi)外差激光干涉信號(hào)的直接采集和解調(diào)，建立了絕對(duì)法高加速度振動(dòng)測(cè)量和校準(zhǔn)系統(tǒng)。

項(xiàng)目組研制的諧振式高加速度振動(dòng)發(fā)生裝置、控制系統(tǒng)、激光絕對(duì)法測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高加速度振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的全部配套，頻率范圍、最大加速度、測(cè)量不確定度等技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)外同類(lèi)裝置。該裝置已經(jīng)應(yīng)用于新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片測(cè)試設(shè)備和傳感器的校準(zhǔn)和測(cè)試，為我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片測(cè)試中加速度高達(dá)10000 m/s2的振動(dòng)量值提供了準(zhǔn)確溯源。