顏 劍，陳進輝

（1 衡陽泰豪通信車輛有限公司 衡陽 421001 2 陸軍裝備部駐衡陽地區(qū)軍代室 衡陽 421001）

引 言

遙測天線升降機構(gòu)安裝在汽車車艙內(nèi)，用于安裝和升降遙測天線。當遙測天線需要工作時，通過天線升降機構(gòu)將安裝在其上面的遙測天線升出車艙使用；當處于運輸狀態(tài)時，又通過天線升降機構(gòu)將遙測天線降到車艙內(nèi)進行收藏。

遙測天線升起工作時，為了捕捉目標，往往需要進行對精度要求較高的旋轉(zhuǎn)和俯仰等運動。為保證遙測天線運動的精度，就要求遙測天線升降機構(gòu)的諧振頻率不能與遙測天線的固有頻率相同，以避免與遙測天線產(chǎn)生共振。

以往遙測天線升降機構(gòu)的諧振頻率未進行過測試，一般是通過實際經(jīng)驗來判斷天線升降機構(gòu)是否會與天線發(fā)生共振。但這種方法可靠度不高。因此，如何對遙測天線升降機構(gòu)進行諧振頻率測試，成為急需解決的問題。

1 遙測天線升降機構(gòu)的工作原理

遙測天線升降機構(gòu)底部固定在汽車的車艙內(nèi)，天線升降機構(gòu)的升降托盤上部用于安裝和升降遙測天線。因此，遙測天線升降機構(gòu)作為遙測天線的基座，對遙測天線運行的穩(wěn)定性起到?jīng)Q定作用。

遙測天線升降機構(gòu)主要由帶減速器的電機、傳動機構(gòu)、底板、升降托盤和升降機構(gòu)頂板等部分組成，如圖1 所示。帶減速器的電機為整套機構(gòu)提供動力。傳動機構(gòu)包含傳動軸、換向器、絲桿、絲桿螺母等部件，主要將電機的動力傳遞到升降托盤，使升降托盤上下運動。升降機構(gòu)底板固定在車艙內(nèi)地板上，用于整套機構(gòu)的固定，同時又作為傳動機構(gòu)的安裝基面。升降托盤上部設(shè)置遙測天線安裝底座，用于安裝天線。升降機構(gòu)頂板裝在車艙頂部，對絲桿起上支撐作用。

其工作原理為：由帶減速器電動機提供動力，動力通過傳動軸、換向器輸送到四根絲桿處，使絲桿轉(zhuǎn)動；絲桿轉(zhuǎn)動時，帶動與其連接的絲桿螺母做垂直軸向移動；絲桿螺母又安裝在天線托盤下部，從而使天線托盤能升降動作。動力傳輸路徑如圖2 所示。

2 測試方法設(shè)計

2.1 測試原理

根據(jù)汽車基本振動測試方法中的頻譜分析法[1]來測定遙測天線升降機構(gòu)的諧振頻率，即通過對天線升降機構(gòu)的隨機激勵、瞬態(tài)激勵等各種激勵測得天線安裝處的振動信號，經(jīng)FFT（Fast Fourier Transform）分析[1]，由頻譜圖中的峰值分量來確定車載天線升降機構(gòu)的諧振頻率。

圖1 天線升降機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of antenna lifting mechanism structure

圖2 動力傳輸路徑圖Fig.2 Power transmission path diagram

2.2 測試內(nèi)容

對遙測天線升降機構(gòu)進行振動試驗，以獲得天線升降機構(gòu)垂直方向和水平方向上的諧振頻率。

2.3 測試設(shè)備

CT1010L PCB 加速度傳感器、CT5204 恒流適配器、VXI 數(shù)據(jù)采集設(shè)備、計算機等。

2.4 分析軟件

Matlab

2.5 測試方法設(shè)計

①車艙在行駛過程中，車艙及天線升降機構(gòu)會接收到前、后、側(cè)向和垂直方向振動。因此，在天線升降機構(gòu)中間的天線安裝底座周邊布置4 個加速度傳感器，分別用于測量沿車身前、車身后、車側(cè)向、車垂直方向的加速度，其中，1 號測垂直方向加速度，2 號、4 號測前后水平方向加速度，3 號測側(cè)向水平加速度。如圖3 所示。

②實際工況中，由于車艙在行進過程中，外界會對車艙產(chǎn)生激勵。車艙又與遙測天線升降機構(gòu)采用剛性連接，振動就會相應(yīng)地傳遞到天線升降機構(gòu)的天線安裝底座處。

圖3 傳感器安裝及加載位置示意圖Fig.3 Schematic diagram of sensor installation and loading position

為模擬實際工況，因此對車艙加載激勵，其加載方法如下：將直徑3mm～5mm 的鐵絲拴住在車艙頂部右后方，用叉車在底盤后方拉緊鐵絲（如圖4 所示），沿車身前后方向進行加載，在鐵絲崩斷的瞬間車艙將產(chǎn)生自由衰減振動響應(yīng)。由于車載天線升降機構(gòu)底部與車艙連接，振動就會相應(yīng)地傳遞到天線升降機構(gòu)的天線安裝底座處。

圖4 加載激勵試驗Fig.4 Loading excitation test diagram

③用MATLAB 和數(shù)據(jù)采集設(shè)備VXI 從加速度傳感器處采集并保存自由衰減振動的響應(yīng)信號，并進行數(shù)據(jù)頻譜分析。

④ 為提高沿車身側(cè)向方向的信號測試精度，改變鐵絲拉緊方向，在側(cè)向?qū)嚺搩?nèi)加載負載，并重復上述試驗步驟和記錄數(shù)據(jù)。

3 測試結(jié)果

通過設(shè)置在天線升降機構(gòu)上的加速度傳感器采集到加速度信號，通過公式計算：a=(2πf)2d（加速度為a，頻率為f，振幅為d），即可取得在一段時間內(nèi)的振幅變化的信號，即時域信號。

將采集的時域信號根據(jù)自相關(guān)函數(shù)[2]，剔除干擾信號、振動噪聲和環(huán)境噪聲，轉(zhuǎn)換成有用的時域信號。

通過傅立葉變換[3]再將有用的時域信號轉(zhuǎn)換成易于分析的頻域信號，由頻譜信號圖中的峰值分量來確定車載天線升降機構(gòu)的諧振頻率。

測試得到的頻譜信號圖如圖5～圖7 所示。

圖5 垂直方向的振動頻率Fig.5 Vibration frequency in vertical direction

圖6 側(cè)向方向的振動頻率Fig.6 Vibration frequency in lateral direction

圖7 前后方向的振動頻率Fig.7 Vibration frequency in front and back direction

由測試結(jié)果可知，遙測天線升降機構(gòu)垂直方向的最低諧振頻率為12.82Hz，側(cè)向方向的最低諧振頻率為25.64Hz，前后方向的最低諧振頻率為38.46Hz。遙測天線一般諧振頻率為18Hz 左右，故此遙測天線升降機構(gòu)不會與遙測天線發(fā)生共振。

4 結(jié)束語

此套遙測天線升降機構(gòu)投入實際使用后，經(jīng)多年使用驗證，證明此套機構(gòu)未與遙測天線發(fā)生共振現(xiàn)象。因此，設(shè)計的這套遙測天線升降機構(gòu)諧振頻率的測試方法，能較好地解決遙測天線升降機構(gòu)諧振頻率的測試問題。