一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)洞試驗(yàn)領(lǐng)域，具體是涉及一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在風(fēng)洞試驗(yàn)中，為了獲得穩(wěn)定可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，很多時(shí)候需要對(duì)風(fēng)洞流場內(nèi)的氣壓進(jìn)行測量，為了能更精確的獲取整個(gè)風(fēng)洞流場的氣壓，需要對(duì)風(fēng)洞內(nèi)的若干個(gè)點(diǎn)進(jìn)行氣壓測試。
[0003]傳統(tǒng)的測壓方式采用的是電子掃描閥直接測量各測點(diǎn)壓力，然后通過計(jì)算相應(yīng)測點(diǎn)的壓差來測量氣流偏角，一個(gè)良好的流場其兩兩測壓點(diǎn)之間的差值往往很小，通常只有幾Pa，而單獨(dú)一點(diǎn)的壓力值卻很大，由于電子掃描閥存在固定的誤差，一般用的傳感器的量程都是幾個(gè)大氣壓(0.1Mpa是一個(gè)大氣壓)，傳感器自己本身對(duì)每個(gè)點(diǎn)的采集誤差估計(jì)都有好幾十個(gè)Pa，這樣再對(duì)兩個(gè)點(diǎn)相減的話(實(shí)際中這兩個(gè)點(diǎn)之間的壓力差估計(jì)只有幾個(gè)pa)，光是誤差帶來的影響都把真實(shí)值給掩蓋掉了，因此采用直接測量兩個(gè)較高壓力測點(diǎn)來計(jì)算其相對(duì)微壓差的方法，勢(shì)必產(chǎn)生較大的測量誤差。
[0004]而采用傳統(tǒng)的電子掃描閥，因?yàn)槠浔旧斫Y(jié)構(gòu)的原因，需要在風(fēng)洞內(nèi)布設(shè)測壓管道和線路，當(dāng)需要測試多個(gè)兩點(diǎn)之間的氣壓時(shí)就需要設(shè)置多條管道和線路。而風(fēng)洞試驗(yàn)中，為了獲得穩(wěn)定的流程，需要讓風(fēng)洞內(nèi)盡量少的布設(shè)與被測模型無關(guān)的其他器件，以防在試驗(yàn)中影響風(fēng)洞流場，使得測試數(shù)據(jù)不精確。
[0005]因此傳統(tǒng)的測壓方法無論是精度問題還是設(shè)置問題都已經(jīng)影響到風(fēng)洞試驗(yàn)，不在適合目前風(fēng)洞試驗(yàn)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，提供一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，通過新的測量方式解決對(duì)風(fēng)洞流場內(nèi)同一時(shí)間兩點(diǎn)之間的壓差。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，包括:
[0009]若干個(gè)測壓芯片，每一個(gè)測壓芯片上設(shè)置有兩個(gè)氣壓輸入口，每一個(gè)氣壓輸入口連接一根軟管，軟管的另一端連接一個(gè)測壓針，測壓針的另一端面向氣場來流方向；
[0010]若干個(gè)測壓芯片集成為一體，統(tǒng)一由同一供電系統(tǒng)提供整流濾波后的電流，
[0011]若干個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端各自連接到一個(gè)測壓芯片的信號(hào)輸出端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過傳輸線連接到風(fēng)洞外的控制系統(tǒng)。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述測壓針面向氣場來流方向的一端到連接軟管的一端沿著軸線設(shè)置有通孔。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述測壓針面向氣場來流方向一端的針體壁上設(shè)置有若干個(gè)孔，每一個(gè)孔與測壓針內(nèi)的通孔連通。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述測壓針體壁上的孔設(shè)置在同一圓周上，且數(shù)量不少于四個(gè)。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述測壓針為金屬材料制成，測壓針的直徑在Imm?2mm之間。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述軟管可以用金屬管代替。
[0017]—種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)的測試方法，具體過程如下:
[0018]將集成為一體的整個(gè)測量裝置設(shè)置在風(fēng)洞內(nèi)，每一個(gè)與測壓芯片連接的兩個(gè)測壓針各自設(shè)置在需要測試的兩個(gè)點(diǎn)上；
[0019]風(fēng)洞試驗(yàn)開啟時(shí)，測壓芯片在同一時(shí)間采集到兩個(gè)點(diǎn)的氣壓值，并將兩個(gè)點(diǎn)的氣壓值進(jìn)行相減得到氣壓差值；
[0020]測壓芯片內(nèi)將氣壓差值進(jìn)行壓電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸?shù)叫盘?hào)轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)在信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中經(jīng)過放大、濾波后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并傳輸給控制系統(tǒng)；
[0021]控制系統(tǒng)中通過預(yù)先設(shè)定的校測的公式對(duì)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力差值進(jìn)行顯示。
[0022]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0023]本發(fā)明具有精準(zhǔn)度高、實(shí)時(shí)性好、采樣頻率高等特點(diǎn)，可直接獲得兩點(diǎn)之間壓力差值，減少了諸多誤差引入環(huán)節(jié)，精度可達(dá)到±0.1%;適用于多種微小壓力測量環(huán)境完全滿足風(fēng)洞流場測量要求；
[0024]本發(fā)明使用自制的電路，集成度高，散熱性能好，可進(jìn)行模塊化安裝。單個(gè)模塊具有獨(dú)立的恒流源供電、溫度增益補(bǔ)償、輸出信號(hào)放大等功能，相互干擾基本為零，實(shí)現(xiàn)了工程化應(yīng)用的目標(biāo)；
[0025]本發(fā)明應(yīng)用于低速風(fēng)洞試驗(yàn)中，軍事和經(jīng)濟(jì)效益顯著:應(yīng)用于流場檢測試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩點(diǎn)之間差壓的直接測量，相對(duì)于常規(guī)手段而言，不僅提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度，并且大大提高了其準(zhǔn)確性;應(yīng)用于其他類型測壓試驗(yàn)，由于其獲得的數(shù)據(jù)精度高，因此也適用于其他常規(guī)小壓力測量場合。
【附圖說明】
[0026]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0027]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)不意圖；
[0029]其中:I是測壓芯片，2是軟管，3是測壓針，4是通孔，5是側(cè)孔。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1所示，本發(fā)明采用的測壓方式和傳統(tǒng)的測壓不同，通過一個(gè)測壓針，測壓針采用金屬制成，為了控制測壓精度，測壓針的直徑在Imm?2mm之間，測壓針沿著軸線從一端到另一端設(shè)置有通孔，然后將測壓針通過一根管子連接到測壓芯片上，管子采用金屬管為最好，但是金屬管因?yàn)槠湮锢硖匦裕^多的在風(fēng)洞設(shè)置會(huì)影響流場，因此采取橡膠軟管較好，不但具有良好的氣密性，還具有較好的散熱效果。
[0031]將軟管的另一端固定連接到測壓芯片上的入口處，測壓芯片本身具有測壓功能，且能在芯片內(nèi)直接完成同一時(shí)間將采集到的氣壓相減得到壓差值，并將壓差值轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)。
[0032]電信號(hào)通過外部的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路將模擬電信號(hào)進(jìn)行整流。濾波后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并通過傳輸線傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ)，然后通過校測的公式就可以完成對(duì)得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換為實(shí)際的壓差值進(jìn)行顯示。
[0033]在本發(fā)明中，分了精確的活動(dòng)壓力值，測壓針的進(jìn)氣口需要正對(duì)氣場來流方向，使得氣流能成功的進(jìn)入到測壓芯片上，同時(shí)為了能測得更多的流場狀態(tài)值，在測壓針的側(cè)壁上設(shè)置有若干個(gè)側(cè)孔，側(cè)孔必須設(shè)置在同一圓周上，側(cè)孔需要與測壓針內(nèi)的通孔連通，通過設(shè)置這一圈側(cè)孔可以得到流場的總壓和靜壓值。
[0034]通過以上設(shè)置，將兩個(gè)測壓針各自設(shè)置在需要測試的兩個(gè)點(diǎn)上，通過測試就可以得到某一時(shí)刻的兩個(gè)點(diǎn)的壓差，為了能得到更多的點(diǎn)的壓差，通過在不同點(diǎn)上設(shè)置測壓針，通過集成控制(如圖2所示)，可以知道在某一時(shí)刻風(fēng)洞內(nèi)各個(gè)點(diǎn)之間的壓差。
[0035]本發(fā)明集成后的整個(gè)裝置體積非常小，以8路測壓芯片為例，整個(gè)裝置僅僅有21cmX 1cm大小，從整個(gè)體積上來說還沒有傳統(tǒng)的壓力傳感器占有的空間大，且本裝置的外形規(guī)則，通過合理的設(shè)置并不會(huì)太多的影響風(fēng)洞流場。
[0036]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，其特征在于包括: 若干個(gè)測壓芯片，每一個(gè)測壓芯片上設(shè)置有兩個(gè)氣壓輸入口，每一個(gè)氣壓輸入口連接一根軟管，軟管的另一端連接一個(gè)測壓針，測壓針的另一端面向氣場來流方向； 若干個(gè)測壓芯片集成為一體，統(tǒng)一由同一供電系統(tǒng)提供整流濾波后的電流， 若干個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端各自連接到一個(gè)測壓芯片的信號(hào)輸出端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過傳輸線連接到風(fēng)洞外的控制系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述測壓針面向氣場來流方向的一端到連接軟管的一端沿著軸線設(shè)置有通孔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述測壓針面向氣場來流方向一端的針體壁上設(shè)置有若干個(gè)孔，每一個(gè)孔與測壓針內(nèi)的通孔連通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述測壓針體壁上的孔設(shè)置在同一圓周上，且數(shù)量不少于四個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4所述任意一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述測壓針為金屬材料制成，測壓針的直徑在Imm?2mm之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述軟管可以用金屬管代替。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種低速風(fēng)洞流場試驗(yàn)微壓測量系統(tǒng)，包括若干個(gè)測壓芯片，每一個(gè)測壓芯片上設(shè)置有兩個(gè)氣壓輸入口，每一個(gè)氣壓輸入口連接一根軟管，軟管的另一端連接一個(gè)測壓針，測壓針的另一端面向氣場來流方向；若干個(gè)測壓芯片集成為一體，統(tǒng)一由同一供電系統(tǒng)提供整流濾波后的電流，若干個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端各自連接到一個(gè)測壓芯片的信號(hào)輸出端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過傳輸線連接到風(fēng)洞外的控制系統(tǒng)；本實(shí)用新型具有精準(zhǔn)度高、實(shí)時(shí)性好、采樣頻率高等特點(diǎn)，可直接獲得兩點(diǎn)之間壓力差值，減少了諸多誤差引入環(huán)節(jié)，精度可達(dá)到±0.1%。適用于多種微小壓力測量環(huán)境完全滿足風(fēng)洞流場測量要求。
【IPC分類】G01M9/06
【公開號(hào)】CN205228771
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520904838
【發(fā)明人】劉赟, 溫渝昌, 倪章松, 顧藝, 車兵輝, 袁海文, 成壘, 霍國, 盧翔宇, 金福貴, 廖亞軍, 宋書華
【申請(qǐng)人】中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心低速空氣動(dòng)力研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日