应变天平如何测量电路退化？

风洞天平是风洞测力试验最基础、最重要的测量设备，一直倍受重视，其中应变天平作为常规测力试验的主要测量设备之一，被广泛应用于各类风洞特别是高超声速风洞的测力试验中。典型应变天平的核心是弹性梁与测量梁变形的惠斯登电桥。在高超声速风洞测力试验中，风洞启动时的高温高压气流冲击会使模型发生较大的振动，气流的不稳定等因素也可能引起模型振动，这些都可能引起模型内天平测量电路的退化或者失效，影响天平使用。

1应变天平基本原理
应变天平的基本原理是通过测量外力引起的变形，来测量输入的外力和力矩。应变天平一般包含多个测量通道，每个天平的测量通道数不一定相同且通道间测量结果之间的耦合也不相同，单个通道的基本测量结构一致，为惠斯登电桥。

2检测电路失效模式与检测模型
长期的风洞试验表明，应变天平可能发生的退化和失效模式主要包括零点漂移、增益变化、开路、短路、虚焊等。随着天平使用时间的增加，加之天平处于温度应变的工作环境，受到热的影响，其总应变片可能发生退化而导致其电阻变化，这将主要引起天平零点的漂移，也会引起天平增益的变化。由于应变片的松动，相同天平机械应变引起的应变片电阻变化减小，会使天平的增益减小。

由于外力拉动、挤压等原因，天平应变片的焊点甚至导线本身可能会出现断开的情况，发生开路故障。天平应变片引线焊点的虚焊，可能引起间歇性的电阻增加或者开路。此外，测量电路和模型短路的情况也可能发生。4结论针对应变天平检测电路失效快速检测的需求，研究了电桥的退化与失效自检测方法，仿真结果表明该电阻估计方法理论无偏;设计了原理样机，实验结果表明该方法有效，电桥电阻测量精度可达0.2‰，导线电阻测量精度约为2%。该方法可以为电桥的退化分析与故障诊断提供支持，实现应变天平检测电路的故障自动检测，节省故障诊断时间，提高风洞试验可用时间。下一步将研究提高测量精度的装置。