專利名稱：一種非接觸式表面壓力分布測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量裝置，尤其是一種測量物體表面壓力分布的裝置。
背景技術(shù)：
在航空航天技術(shù)及各類工業(yè)生產(chǎn)、研究中，經(jīng)常需要對(duì)物體的表面壓力情況進(jìn)行測量，以便對(duì)物體表面壓力的分布進(jìn)行分析和研究?，F(xiàn)有技術(shù)通常是直接將壓力傳感器安裝在被測物體的表面上或在物體表面設(shè)置測壓孔再將壓力信號(hào)傳輸給壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)壓力的測量。壓力傳感器是將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱電信號(hào)，微弱電信號(hào)經(jīng)放大及信號(hào)處理還原出此點(diǎn)的壓力值。將這些壓力點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合得出物體表面壓力的分布。
如申請?zhí)枮?00410033380.5，名為“表面壓力分布傳感器”的專利即公開了一種表面壓力分布傳感器，該表面壓力分布傳感器通過墊片分開一定間隔的間隙對(duì)向配置的行配線部和列配線部。行配線部由玻璃基板沿第1方向平行排列配置在該玻璃基板上的多個(gè)行配線和覆蓋該行配線的絕緣膜構(gòu)成。列配線部由可撓性薄膜和沿第2方向平行排列配置在該可撓性薄膜上的多個(gè)列配線構(gòu)成。這種表面壓力分布傳感器，能長期穩(wěn)定地檢測表面壓力分布，且能以簡單構(gòu)成低成本制造。
但是直接將壓力傳感器或者測壓孔安置在被測物體表面的現(xiàn)有測量技術(shù)仍然有很大的局限性，即由于加裝了傳感器所產(chǎn)生的被測物體表面的形變?nèi)菀滓饘?duì)被測物體表面壓力分布的測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在表面形變引起測量誤差的不足，本實(shí)用新型提供了一種非接觸式表面壓力分布測量裝置，避免了加裝傳感器引起的測量誤差。
本實(shí)用新型由信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)調(diào)制器、光波發(fā)生器、光波發(fā)射器、壓力薄膜、光波接收器、放大濾波器、AD轉(zhuǎn)換器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、移動(dòng)云臺(tái)及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其中信號(hào)發(fā)生器通過信號(hào)調(diào)制器連接光波發(fā)生器，光波發(fā)生器連接光波發(fā)射器，光波發(fā)射器發(fā)出測量光波，通過覆蓋在被測物體表面上的壓力薄膜反射到光波接收器，光波接收器經(jīng)過放大濾波器及AD轉(zhuǎn)換器連接工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)由反射光波的諧振頻率計(jì)算出該點(diǎn)的壓力值，并由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)云臺(tái)對(duì)物體表面進(jìn)行掃描從而得到被測物體表面壓力分布。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，所述光波發(fā)射器和光波接收器同時(shí)安裝在所述的移動(dòng)云臺(tái)上。
作為本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選方案，所述壓力薄膜采用高分子敏感材料PVDF薄膜。
本實(shí)用新型提供了一種非接觸式測量表面壓力分布的裝置，避免了由于加裝傳感器所產(chǎn)生的形變導(dǎo)致被測物體表面壓力分布的測量誤差，能夠精確的在同一種狀態(tài)下得到表面壓力分布的數(shù)據(jù)，對(duì)于工業(yè)測量等有廣闊的應(yīng)用前景。


附圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。
附圖2是本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。
附圖3是本實(shí)用新型另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
圖2給出了一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。
信號(hào)發(fā)生器由四塊型號(hào)為MC741的集成電路U1、集成電路U2、集成電路U3、集成電路U4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電位器W1、可變電容C1、可變電容C2、二極管D1和二極管D2組成。集成電路U1第2腳連接電位器W1滑動(dòng)端，電位器W1的一個(gè)固定端連接15V直流電壓，另一固定端連接-15V直流電壓。電阻R1一端連接集成電路U1第6腳，另一端連接電阻R2和二極管D1的陽極，二極管D1的陰極連接二極管D2的陽極，二極管D2的陰極接地。電阻R2另一端連接集成電路U2的第2腳和可變電容C1。集成電路U2第3腳接地。可變電容C1的另一端連接集成電路U2第6腳和集成電路U3第2腳。集成電路U3第3腳接地，集成電路U3的第6腳連接電阻R3，電阻R3另一端連接集成電路U4第2腳和可變電容C2，可變電容C2另一端連接集成電路U4第6腳和集成電路U1第3腳，集成電路U4第3腳接地。
型號(hào)為TSH512的集成電路U5集成了信號(hào)調(diào)制器、光波發(fā)生器兩個(gè)功能。集成電路U5的A端連接集成電路U3第6腳、電阻R3。集成電路U5的B端連接集成電路U4第6腳、集成電路U1第3腳、可變電容C2。集成電路U5的第31腳連接集成電路U5的第26腳。
光波發(fā)射器由型號(hào)為9011的晶體三極管T1、型號(hào)為2N3019的晶體三極管T2和型號(hào)為GL3S的紅外發(fā)射二極管D3組成。三極管T1的基極連接集成電路U5第26腳和第31腳，發(fā)射極連接三極管T2的基極，集電極連接三極管T2的集電極和二極管D3的陰極。三極管T2的發(fā)射極接地。二極管D3的陽極連接5V直流電壓，發(fā)射紅外光射向測量表面。
壓力薄膜Bm采用高分子敏感材料PVDF波膜，貼覆在測量物體表面CLM上。
光波接收器由型號(hào)為SFH506-38的紅外接收二極管D4和型號(hào)為TSH512的紅外接收集成電路U6組成。紅外接收二極管D4接收由壓力薄膜Bm反射的紅外光線。二極管D4的陰極連接集成電路U6的第6腳，陽極連接5V直流電壓。集成電路U6的第31腳接地。
放大濾波器由兩塊型號(hào)為MC741的集成電路U7、集成電路U8、石英晶體濾波器IC1、石英晶體濾波器IC2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9組成。電阻R4一端連接集成電路U6第26腳，另一端連接集成電路U7第3腳和電阻R6。電阻R5一端連接集成電路U6第30腳，另一端連接集成電路U8第3腳和電阻R7。電阻R6另一端連接集成電路U7第6腳和電阻R8。電阻R7另一端連接集成電路U8第6腳和電阻R9。集成電路U7和集成電路U8的第2腳接地。電阻R8另一端連接石英晶體濾波器IC1第1腳。電阻R9另一端連接石英晶體濾波器IC2第1腳。濾波器IC1和濾波器IC2的第3腳接地。
AD轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為CS5361的兩通道AD轉(zhuǎn)換卡U9，安裝在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)U10中。AD轉(zhuǎn)換卡U9的A端連接石英晶體濾波器IC1第2腳，B端連接石英晶體濾波器IC2第2腳。
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)U10通過測量出的反射光波的諧振頻率計(jì)算出該點(diǎn)的壓力值。
移動(dòng)云臺(tái)上安裝了型號(hào)為PTS-301的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)U11。根據(jù)需要計(jì)算機(jī)U10控制移動(dòng)云臺(tái)對(duì)物體表面進(jìn)行掃描從而得到被測物體表面壓力分布。
圖3給出了另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。
信號(hào)發(fā)生器由四塊型號(hào)為MC741的集成電路U1、集成電路U2、集成電路U3、集成電路U4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電位器W1、可變電容C1、可變電容C2、二極管D1和二極管D2組成。集成電路U1第2腳連接電位器W1滑動(dòng)端，電位器W1的一個(gè)固定端連接15V直流電壓，另一固定端連接-15V直流電壓。電阻R1一端連接集成電路U1第6腳，另一端連接電阻R2和二極管D1的陽極，二極管D1的陰極連接二極管D2的陽極，二極管D2的陰極接地。電阻R2另一端連接集成電路U2的第2腳和可變電容C1。集成電路U2第3腳接地?？勺冸娙軨1的另一端連接集成電路U2第6腳和集成電路U3第2腳。集成電路U3第3腳接地，集成電路U3的第6腳連接電阻R3，電阻R3另一端連接集成電路U4第2腳和可變電容C2，可變電容C2另一端連接集成電路U4第6腳和集成電路U1第3腳，集成電路U4第3腳接地。
型號(hào)為460-10的藍(lán)寶石固體激光發(fā)射器U5集成了信號(hào)調(diào)制器、光波發(fā)生器、光波發(fā)射器三個(gè)功能。固體激光發(fā)射器U5的IN+端連接集成電路U3第6腳、電阻R3，發(fā)射器U5的IN-端連接集成電路U4的第6腳和集成電路U1的第3腳、可變電容C2。激光光束射向被測表面。
壓力薄膜Bm采用高分子敏感材料PVDF薄膜，貼覆在測量物體表面CLM上。
光波接收器由型號(hào)為KSS-720A的激光接收器的U5、電位器W2組成。接收器U5的OUT+端連接電位器W2的滑動(dòng)端，電位器W2的一個(gè)固定端連接電阻R4，另一個(gè)固定端連接電阻R5。U5的OUT-端接地。
放大濾波器由型號(hào)為MC741集成電路U7、MC741集成電路U8、石英晶體濾波器IC1、石英晶體濾波器IC2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8和電阻R9組成。電阻R4的一端連接電位器W2的一個(gè)固定端，另一端連接集成電路U7第3腳和電阻R6。電阻R5的一端連接電位器W2的另一個(gè)固定端，電阻R5另一端連接集成電路U8第3腳和電阻R7。電阻R6另一端連接集成電路U7第6腳和電阻R8，電阻R7另一端連接集成電路U8第6腳和電阻R9。集成電路U7第2腳接地，集成電路U8第2腳接地。電阻R8另一端連接石英晶體濾波器IC1第1腳，電阻R9另一端連接石英晶體濾波器IC2第1腳。濾波器IC1第3腳接地，濾波器IC2第3腳接地。
AD轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為CS5361的兩通道AD轉(zhuǎn)換卡U9，安裝在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)U10中。AD轉(zhuǎn)換卡U9的A端連接石英晶體濾波器IC1第2腳，B端連接石英晶體濾波器IC2第2腳。
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)U10通過測量出的反射光波的諧振頻率計(jì)算出該點(diǎn)的壓力值。
移動(dòng)云臺(tái)上安裝了型號(hào)為PTS-301的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)U11。根據(jù)需要計(jì)算機(jī)U10控制移動(dòng)云臺(tái)對(duì)物體表面進(jìn)行掃描從而得到被測物體表面壓力分布。
權(quán)利要求1.一種非接觸式表面壓力分布測量裝置，包括信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)調(diào)制器、光波發(fā)生器、光波發(fā)射器、壓力薄膜、光波接收器、放大濾波器、AD轉(zhuǎn)換器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、移動(dòng)云臺(tái)及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于信號(hào)發(fā)生器通過信號(hào)調(diào)制器連接光波發(fā)生器，光波發(fā)生器連接光波發(fā)射器，通過貼覆在被測物體表面上的壓力薄膜反射測量光波到光波接收器，光波接收器經(jīng)過放大濾波器及AD轉(zhuǎn)換器連接工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，并由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)云臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于所述光波發(fā)射器和光波接收器同時(shí)安裝在所述的移動(dòng)云臺(tái)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于所述壓力薄膜采用高分子敏感材料PVDF薄膜。
專利摘要一種非接觸式表面壓力分布測量裝置。為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在表面形變引起測量誤差的不足，提供了一種測量裝置，其中信號(hào)發(fā)生器通過信號(hào)調(diào)制器和光波發(fā)生器連接光波發(fā)射器，發(fā)出測量光波，通過覆蓋在被測物體表面上的壓力薄膜反射到光波接收器，經(jīng)過放大濾波器及AD轉(zhuǎn)換器連接工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，由反射光波的諧振頻率計(jì)算出該點(diǎn)的壓力值，并由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)云臺(tái)對(duì)物體表面進(jìn)行掃描從而得到物體表面的壓力分布。本實(shí)用新型避免了由于加裝傳感器所產(chǎn)生的形變導(dǎo)致被測物體表面壓力分布的測量誤差，能夠精確的在同一種狀態(tài)下得到表面壓力分布的數(shù)據(jù)，有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01L1/24GK2789745SQ20052007859
公開日2006年6月21日 申請日期2005年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月11日
發(fā)明者金承信 申請人:西北工業(yè)大學(xué)