一種低速風(fēng)洞流場(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)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(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)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(chǎng)內(nèi)的氣壓進(jìn)行測(cè)量，為了能更精確的獲取整個(gè)風(fēng)洞流場(chǎng)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(cè)試。
[0003]傳統(tǒng)的測(cè)壓方式采用的是電子掃描閥直接測(cè)量各測(cè)點(diǎn)壓力，然后通過(guò)計(jì)算相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的壓差來(lái)測(cè)量氣流偏角，一個(gè)良好的流場(chǎng)其兩兩測(cè)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(lái)的影響都把真實(shí)值給掩蓋掉了，因此采用直接測(cè)量?jī)蓚€(gè)較高壓力測(cè)點(diǎn)來(lái)計(jì)算其相對(duì)微壓差的方法，勢(shì)必產(chǎn)生較大的測(cè)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(cè)壓管道和線路，當(dāng)需要測(cè)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(cè)模型無(wú)關(guān)的其他器件，以防在試驗(yàn)中影響風(fēng)洞流場(chǎng)，使得測(cè)試數(shù)據(jù)不精確。
[0005]因此傳統(tǒng)的測(cè)壓方法無(wú)論是精度問(wèn)題還是設(shè)置問(wèn)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(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)新的測(cè)量方式解決對(duì)風(fēng)洞流場(chǎng)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:
一種低速風(fēng)洞流場(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，包括:
若干個(gè)測(cè)壓芯片，每一個(gè)測(cè)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(cè)壓針，測(cè)壓針的另一端面向氣場(chǎng)來(lái)流方向；
若干個(gè)測(cè)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(cè)壓芯片的信號(hào)輸出端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過(guò)傳輸線連接到風(fēng)洞外的控制系統(tǒng)。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述測(cè)壓針面向氣場(chǎng)來(lái)流方向的一端到連接軟管的一端沿著軸線設(shè)置有通孔。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述測(cè)壓針面向氣場(chǎng)來(lái)流方向一端的針體壁上設(shè)置有若干個(gè)孔，沒(méi)一個(gè)孔與測(cè)壓針內(nèi)的通孔連通。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述測(cè)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)。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述測(cè)壓針為金屬材料制成，測(cè)壓針的直徑在1mm?2mm之間。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述軟管可以用金屬管代替。
[0013]一種低速風(fēng)洞流場(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試方法，具體過(guò)程如下:
將集成為一體的整個(gè)測(cè)量裝置設(shè)置在風(fēng)洞內(nèi)，每一個(gè)與測(cè)壓芯片連接的兩個(gè)測(cè)壓針各自設(shè)置在需要測(cè)試的兩個(gè)點(diǎn)上；
風(fēng)洞試驗(yàn)開(kāi)啟時(shí)，測(cè)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；
測(cè)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(guò)放大、濾波后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并傳輸給控制系統(tǒng)；
控制系統(tǒng)中通過(guò)預(yù)先設(shè)定的校測(cè)的公式對(duì)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力差值進(jìn)行顯示。
[0014]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:
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(cè)量環(huán)境完全滿足風(fēng)洞流場(chǎng)測(cè)量要求；
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)；
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(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩點(diǎn)之間差壓的直接測(cè)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(lèi)型測(cè)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(cè)量場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0015]本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖；
其中:1是測(cè)壓芯片，2是軟管，3是測(cè)壓針，4是通孔，5是側(cè)孔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明采用的測(cè)壓方式和傳統(tǒng)的測(cè)壓不同，通過(guò)一個(gè)測(cè)壓針，測(cè)壓針采用金屬制成，為了控制測(cè)壓精度，測(cè)壓針的直徑在1_?2_之間，測(cè)壓針沿著軸線從一端到另一端設(shè)置有通孔，然后將測(cè)壓針通過(guò)一根管子連接到測(cè)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^(guò)多的在風(fēng)洞設(shè)置會(huì)影響流場(chǎng)，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。
[0017]將軟管的另一端固定連接到測(cè)壓芯片上的入口處，測(cè)壓芯片本身具有測(cè)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)。
[0018]電信號(hào)通過(guò)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(guò)傳輸線傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ)，然后通過(guò)校測(cè)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。
[0019]在本發(fā)明中，分了精確的活動(dòng)壓力值，測(cè)壓針的進(jìn)氣口需要正對(duì)氣場(chǎng)來(lái)流方向，使得氣流能成功的進(jìn)入到測(cè)壓芯片上，同時(shí)為了能測(cè)得更多的流場(chǎng)狀態(tài)值，在測(cè)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(cè)壓針內(nèi)的通孔連通，通過(guò)設(shè)置這一圈側(cè)孔可以得到流場(chǎng)的總壓和靜壓值。
[0020]通過(guò)以上設(shè)置，將兩個(gè)測(cè)壓針各自設(shè)置在需要測(cè)試的兩個(gè)點(diǎn)上，通過(guò)測(cè)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(guò)在不同點(diǎn)上設(shè)置測(cè)壓針，通過(guò)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。
[0021]本發(fā)明集成后的整個(gè)裝置體積非常小，以8路測(cè)壓芯片為例，整個(gè)裝置僅僅有21cmX 10cm大小，從整個(gè)體積上來(lái)說(shuō)還沒(méi)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(guò)合理的設(shè)置并不會(huì)太多的影響風(fēng)洞流場(chǎng)。
[0022]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(shuō)明書(shū)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(guò)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(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于包括: 若干個(gè)測(cè)壓芯片，每一個(gè)測(cè)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(cè)壓針，測(cè)壓針的另一端面向氣場(chǎng)來(lái)流方向； 若干個(gè)測(cè)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(cè)壓芯片的信號(hào)輸出端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過(guò)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(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)壓針面向氣場(chǎng)來(lái)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(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)壓針面向氣場(chǎng)來(lái)流方向一端的針體壁上設(shè)置有若干個(gè)孔，沒(méi)一個(gè)孔與測(cè)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(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)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任一一種低速風(fēng)洞流場(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)壓針為金屬材料制成，測(cè)壓針的直徑在1mm?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(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于所述軟管可以用金屬管代替。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速風(fēng)洞流場(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試方法，其特征在于具體過(guò)程如下: 將集成為一體的整個(gè)測(cè)量裝置設(shè)置在風(fēng)洞內(nèi)，每一個(gè)與測(cè)壓芯片連接的兩個(gè)測(cè)壓針各自設(shè)置在需要測(cè)試的兩個(gè)點(diǎn)上； 風(fēng)洞試驗(yàn)開(kāi)啟時(shí)，測(cè)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； 測(cè)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(guò)放大、濾波后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并傳輸給控制系統(tǒng)； 控制系統(tǒng)中通過(guò)預(yù)先設(shè)定的校測(cè)的公式對(duì)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓力差值進(jìn)行顯示。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低速風(fēng)洞流場(chǎng)試驗(yàn)微壓測(cè)量系統(tǒng)，包括若干個(gè)測(cè)壓芯片，每一個(gè)測(cè)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(cè)壓針，測(cè)壓針的另一端面向氣場(chǎng)來(lái)流方向；若干個(gè)測(cè)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(cè)壓芯片的信號(hào)輸出端，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過(guò)傳輸線連接到風(fēng)洞外的控制系統(tǒng)；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(cè)量環(huán)境完全滿足風(fēng)洞流場(chǎng)測(cè)量要求。
【IPC分類(lèi)】G01M9/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105258914
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510776319
【發(fā)明人】劉赟, 溫渝昌, 倪章松, 顧藝, 車(chē)兵輝, 袁海文, 成壘, 霍國(guó), 盧翔宇, 金福貴, 廖亞軍, 宋書(shū)華
【申請(qǐng)人】中國(guó)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(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月13日