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本章介紹了動態(tài)驗證過程和實驗測量
詳細(xì)了解如何產(chǎn)生結(jié)果的步驟。然后討論來源
不確定性，包括測試段堵塞、較長波浪的水深影響、波浪
較短波長的斷裂效應(yīng)以及測壓元件測量誤差。
4.1動態(tài)驗證試驗程序
第3.1節(jié)中描述的設(shè)置用于執(zhí)行動態(tài)驗證測試。一
使用了稱重傳感器，并通過施加振蕩來檢查兩個不同的方向
對𝐹𝑥 和𝐹𝑦 測量軸。圖4.1顯示了兩種不同的方向
稱重傳感器。
組裝和安裝組件后，驗證稱重傳感器設(shè)置
使用AMTI軟件。表4.1顯示了動態(tài)驗證的AMTI設(shè)置。
24.00英尺的電纜長度也設(shè)置為允許
由信號調(diào)節(jié)器進(jìn)行補(bǔ)償。然后，通過
使用手指并向稱重傳感器的每個坐標(biāo)施加輕微的力，以確保
力信號在正確的坐標(biāo)上。然后在
AMTI軟件圖形用戶界面（GUI）和AMTI物理單元。
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表4.1。用于動態(tài)驗證的AMTI放大器設(shè)置。
配置信息
𝐹𝑥
（磅）
𝐹𝑦
（磅）
𝐹𝑧
（磅）
𝑀𝑥
（英寸磅）
𝑀𝑦
（英寸磅）
𝑀𝑧
（英寸磅）
平臺容量250.00 250.00 500.00 500.00 250.00
放大器范圍（最大值）20.67 20.89 81.43 15.15 14.90 21.42
放大器范圍（最小值）−20.67−20.89−81.43−15.15−14.90−21.42
模擬輸出（最大值）20.00 20.00 83.33 20.00 20.000 20.00
模擬輸出（最小值）−20.00−20.00−83.33−20.00–20.00−20.00
當(dāng)前配置
𝐹𝑥 𝐹𝑦 𝐹𝑧 𝑀𝑥 𝑀𝑦 𝑀𝑧
勵磁（伏特）10 10 10 10
增益4000 4000 4000 4000
零設(shè)定點（百分比）0.00 0.00 0.00 0.00
模擬靈敏度（mV/lb）
（有條件）
250.00 250.00 60.00 250.00 250.00 250.00
實際驗證運行包括在稱重傳感器軸上創(chuàng)建振蕩載荷
興趣將每個重物放在稱重盤上
weightpan無法解決，自定義數(shù)據(jù)收集腳本已啟動。經(jīng)過30秒后，
用手迅速將重物從秤盤上取下，隨后彈簧
重量盤開始上下擺動。數(shù)據(jù)收集腳本為
仍在運行，并在額外的60秒內(nèi)收集該數(shù)據(jù)。圖4.2顯示了
在取出之前，鍋上的重量。偶爾，30分鐘內(nèi)收集到零個文件
以確保可以從稱重傳感器數(shù)據(jù)中去除適當(dāng)?shù)碾娖啤?/p>
這些零在運行之間定期收集，如“運行前零”所示
列。在數(shù)據(jù)收集期間，數(shù)據(jù)收集腳本也是實時的
繪制了NI USB-6363儀器采集的電壓信號，以確保質(zhì)量
數(shù)據(jù)。
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創(chuàng)建了附錄C表C.1所示的動態(tài)驗證測試矩陣，以驗證
隨機(jī)順序的八個不同權(quán)重。動態(tài)驗證數(shù)據(jù)收集測試矩陣
每個驗證重量包括五次運行。這個𝐹𝑦 首先測試軸，然后
這個𝐹𝑥 軸使用相同的程序。
（a） 信號打開𝐹𝑥 （b） 信號打開𝐹𝑦
圖4.1。在稱重傳感器上施加力以進(jìn)行動態(tài)驗證。
圖4.2。從配重盤上卸下配重。
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4.2波浪荷載收集程序
實驗設(shè)置，如前一節(jié)所述。3.3，用于執(zhí)行
測試。設(shè)置使用與動態(tài)驗證相同的稱重傳感器。這
允許我們確保準(zhǔn)確收集測試結(jié)果。圓柱體
放置在牽引箱中并連接到測試夾具上。已安裝探頭1-4
如前所述。表4.2顯示了用于
測量波浪引起的載荷。
表4.2。實驗測量的AMTI放大器設(shè)置。
配置信息
𝐹𝑥
（磅）
𝐹𝑦
（磅）
𝐹𝑧
（磅）
𝑀𝑥
（英寸磅）
𝑀𝑦
（英寸磅）
𝑀𝑧
（英寸磅）
平臺容量250.00 250.00 500.00 500.00 250.00
放大器范圍（最大值）20.67 20.89 81.43 30.34 14.90 21.42
放大器范圍（最小值）−20.67−20.89−81.43−30.34−14.90−21.42
模擬輸出（最大值）20.00 20.00 83.33 33.33 16.67 20.00
模擬輸出（最小值）−20.00−20.00–83.33−33.33−16.67−20.00
當(dāng)前配置
𝐹𝑥 𝐹𝑦 𝐹𝑧 𝑀𝑥 𝑀𝑦 𝑀𝑧
勵磁（伏特）10 10 10 10
增益4000 4000 4000 2000 4000 4000
零設(shè)定點（百分比）0.00 0.00 0.00 0.00
模擬靈敏度（mV/lb）
（有條件）
250.00 250.00 60.00 150.00 300.00 250.00
用于測試的啟動程序與動態(tài)驗證啟動程序相似，但有兩個附加步驟。常見步驟包括輸入
稱重傳感器和稱重傳感器的設(shè)置與
以前的設(shè)置，但𝑀𝑥 更大，以解釋身體上的瞬間。poke測試
確保測力傳感器響應(yīng)負(fù)載并正確定向。與
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動態(tài)驗證，未在稱重傳感器上執(zhí)行硬件零點。第一個附加
步驟是通過從DC電源施加+24V來給波探頭通電。這個
第二個附加步驟是使用提供的
控制軟件。
與動態(tài)驗證過程類似
MATLAB用于實時繪制和收集NI USB6363儀器的測試數(shù)據(jù)。每次測試運行包括首先啟動造波器以生成
期望的波浪環(huán)境。然后，在等待初始波通過圓柱體之后
正文，數(shù)據(jù)收集程序已啟動。數(shù)據(jù)收集時間為60秒
此時，采集程序顯示采集通道的實時繪圖。之前
在當(dāng)天的第一次測試運行中，并且在測試過程中，會定期收集60個零文件
秒。與動態(tài)驗證測試一樣，此零文件允許電偏移
從數(shù)據(jù)中刪除測壓元件和波形探頭
本論文的測試矩陣由多個測試序列組成。對于每個測試序列，
拖曳艙內(nèi)的波浪環(huán)境是通過組合兩個恒定振幅產(chǎn)生的
和頻率規(guī)則的波浪，以創(chuàng)建不規(guī)則的海道。第一個規(guī)則的頻率
波（表示為波1）在給定的測試序列中保持固定。在測試序列期間，
第二波（波2）的頻率在感興趣的范圍內(nèi)變化。然后，另一個
通過將波1的頻率改變?yōu)樾碌墓潭ㄖ祦磉M(jìn)行測試序列。
總共進(jìn)行了9個不同的測試序列，對應(yīng)于第1波頻率
這導(dǎo)致無量綱波長，𝜆/𝐿, 1.00、1.25、1.50、1.75、2.00、2.25，
2.50、2.75和3.00。在本研究中，測試序列在兩個不同的波中進(jìn)行
環(huán)境、基線波浪環(huán)境和大浪環(huán)境。基線
波環(huán)境由固定振幅為0.5英寸的波1和固定振幅為
1.0英寸的固定振幅。大波浪環(huán)境是波浪1和波浪
2都具有1.0英寸的固定振幅。附錄D包含實驗測試
顯示測試波頻率的完整組合的矩陣。
通過將兩個波作為組合輸入信號提供給
波發(fā)生器控制器。楔塊的命令信號由等式4.1給出
哪里𝑐𝑖
是期望的楔形位移，𝜔𝑖
是期望的楔形頻率，𝑡 是時間，
和𝜙𝑖
是𝑖
第h波分量。
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𝑧𝑤(𝑡) =
∑︁
2.
𝑖=1.
𝑐𝑖 罪(𝜔𝑖
𝑡) + 𝜙𝑖 (4.1)
給定測試序列內(nèi)的所有測試均按隨機(jī)順序進(jìn)行。測試矩陣
還顯示了用于本研究的實際運行次數(shù)。所需的波頻率和
振幅輸入楔形參數(shù)文件。檢查所有參數(shù)后
為了準(zhǔn)確，造波器通過其軟件啟動，讀取參數(shù)文件，然后
產(chǎn)生期望的波。
圖4.3。物體和波浪行進(jìn)方向的坐標(biāo)系。
4.3不確定性來源
用于測試的主體的選定直徑是一個折衷方案。如果閥體直徑
太小，施加在身體上的力，特別是非線性力，會太大
小到無法準(zhǔn)確測量。另一方面，如果身體直徑太大
車身的橫截面積將導(dǎo)致牽引箱中的堵塞和壁效應(yīng)。這個
被測物體的直徑為6英寸，導(dǎo)致了坦克的寬度(𝑊) 至閥體直徑
(𝐷) 比率為6。Klamo等人[7]討論了他們對波浪引起的線性
完全浸沒的物體上的荷載𝑊/𝐷 比率為6和8。他們測量了相同的載荷
并得出結(jié)論，堵塞和壁效應(yīng)對于較大的
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直徑主體。本文還將線性負(fù)載與理論預(yù)測進(jìn)行了比較
結(jié)果與理論一致。
這進(jìn)一步證明了堵塞和壁效應(yīng)是可以忽略的。
如果水下物體太接近自由表面，那么它將與通過的物體相互作用
波浪并使其破裂。這將導(dǎo)致身體承受不同的負(fù)荷。確保
身體不與波浪相互作用，測試在1.5直徑的深度進(jìn)行。
Turner、Klamo和Kwon[16]證明，當(dāng)身體處于
自由表面以下1.0直徑。此外，由于測得的線性載荷為
與康明斯的理論預(yù)測一致，自由表面效應(yīng)也可以忽略不計。
本研究還涉及不確定性的最終來源是產(chǎn)生的波的重復(fù)性。所有需要的
產(chǎn)生的1英寸振幅波的實際振幅在0.8和1.1英寸之間。
所有期望的0.5英寸振幅波的實際振幅在0.6和0.4之間
英寸。本研究在圖6.3中進(jìn)一步詳細(xì)討論了波浪生成的重復(fù)性
第6章。
34
第5章：
數(shù)據(jù)縮減
5.1數(shù)據(jù)清理
這項研究收集了稱重傳感器和波探頭的模擬輸出電壓
并將它們存儲在一個單獨的“.dat”文件中。使用清理了所有輸出文件
從數(shù)據(jù)中刪除電氣偏移的自定義腳本。此清潔過程也適用
每個通道的增益值從測量電壓轉(zhuǎn)換為物理單位。最后
清潔過程還應(yīng)用了稱重傳感器定向矩陣來校準(zhǔn)局部稱重傳感器
與身體坐標(biāo)系的坐標(biāo)系，如圖4.3所示。
5.2動態(tài)驗證
圖5.1顯示了驗證運行的數(shù)據(jù)示例。本次調(diào)查
每次運行約90秒。每次跑步的前30秒進(jìn)行了驗證
重量放在重量盤上，沒有任何干擾。這為
在測試運行的這一部分中的每一次運行。30秒后，移除重物。這個
彈簧在移除導(dǎo)致振動的重物后開始振動
負(fù)載信號。
圖5.1。負(fù)載時間歷史示例（重量=0.30 lbs，信號開啟𝐹𝑦).
本研究分析了穩(wěn)定負(fù)載，以確定稱重傳感器的精度
測量靜態(tài)負(fù)載。圖5.2顯示了圖5.1中的穩(wěn)定段示例
對于0.30磅的驗證重量。調(diào)查使用了穩(wěn)定段并計算
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該數(shù)據(jù)集的平均值。紅線顯示計算的平均值，即
大約0.255磅。驗證過程將計算的平均值與
在測量靜載荷時，用于估計稱重傳感器精度的驗證權(quán)重
0.05至1.00磅。
圖5.2。靜態(tài)載荷配合數(shù)據(jù)輸出示例（重量=0.30 lbs，信號
在…上𝐹𝑦).
在時間歷史的振蕩段期間收集的衰減正弦信號
適合
𝐹𝑖 = 𝛼e
(−𝛽𝑡)
余弦(𝜔𝑡 + 𝜙) + 𝛿 (5.1)
在最小二乘意義上，使用自定義MATLAB腳本。執(zhí)行的自定義腳本
多個擬合，每個曲線使用兩個數(shù)據(jù)周期進(jìn)行擬合。圖5.3顯示了一個示例
得出的曲線與0.15磅驗證重量的動態(tài)載荷數(shù)據(jù)吻合
𝐹𝑦 軸這兩個循環(huán)擬合中的每一個都有顏色編碼，以便于識別。
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圖5.3。動態(tài)負(fù)載擬合數(shù)據(jù)輸出（重量＝0.15磅，
信號打開𝐹𝑦).
求解方程5.1中的系數(shù)𝛼, 𝛽, 𝜔, 𝜙, 和𝛿, 在最小二乘意義上，結(jié)果
在非線性方程組中。此系統(tǒng)要求您迭代以確定
系數(shù)值。為了使迭代收斂到解決方案，需要合適的初始
每個系數(shù)的猜測。最初的猜測𝛼 是
振蕩數(shù)據(jù)段。最初的猜測𝛽 通過觀察
第二周期與第一周期相比。最初的猜測𝜔 是傅里葉變換
包含最多能量的頻率。最初的猜測𝜙 是𝜋 如果第一點
為陰性，如果為陽性則為0。最后，對𝛿 為零。使用這些
最初的猜測，自定義編寫的腳本使用迭代方法來確定
將方程5.1最佳擬合到所收集的衰減正弦波數(shù)據(jù)的系數(shù)值。一旦
曲線擬合過程完成，感興趣的參數(shù)是𝛼 系數(shù)。
該值表示振蕩力信號的振幅。該值當(dāng)時為
與應(yīng)用的驗證權(quán)重進(jìn)行比較，以確定稱重傳感器的精度
測量動態(tài)負(fù)載。該精度是在與
靜態(tài)比較，0.05至1.00磅。 |
