[發明專利]一種測量壓敏涂料對壓力變化響應時間的裝置

有效

• 申請號: 201010605087.7
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102564694A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 趙民;張永存;尚金奎;馬曉光;張凱;趙文濤
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第一集團公司沈陽空氣動力研究所
• 主分類號: G01L27/00
• 分類號: G01L27/00;G01N21/64
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 王東煜

技術領域

本發明是一種在壓敏涂料樣片上產生一定頻率脈動壓力，測量壓敏涂料對壓力變化響應時間的裝置，屬于航空氣動力實驗技術領域。

背景技術

使用常規測壓方法完成試驗模型表面的非定常壓力場的測量是非常復雜的試驗技術問題。壓敏涂料測壓技術是目前世界上比較先進的非接觸測壓試驗技術，被視為二十一世紀最具發展潛力的試驗技術之一。該技術具有用非接觸的測量方法快速獲取在定常流動或非定常流動狀態下模型表面的連續壓力分布的優點。而利用壓敏涂料測壓技術得到的非定常壓力結果能否很好地反映真實的壓力變化情況很大程度上取決于所使用的壓敏涂料對壓力變化的響應時間，所以在進行非定常壓力測量試驗之前，試驗人員需要首先獲得將要使用的壓敏涂料的響應時間。因此，我們決定設計一套裝置，用于測量壓敏涂料對壓力變化的響應時間。

發明內容

本發明的目的，是提供一種測量壓敏涂料對壓力變化響應時間的裝置，能精確測定被測壓敏涂料對壓力變化的響應時間，提高壓敏涂料的質量。

采用的技術方案

一種測量壓敏涂料對壓力變化響應時間的裝置，包括支撐臺架、脈動壓力發生器、有壓氣源、驅動電機和熒光強度測量系統。

所述脈動壓力發生器，包括外殼體，沿周向均勻開設有多個通氣孔的配氣盤；外殼體的前端蓋上開設有一個出氣孔，在外殼體的上端蓋上開設有進氣孔，在外殼體的后端蓋的中心部位開設有軸孔；配氣盤設置在外殼體內，配氣盤的轉軸后端穿過外殼體后端蓋上的軸孔后通過聯軸器與驅動電機的輸出軸連接；外殼體上端蓋上的進氣孔通過管路與有壓氣源連接；脈動壓力發生器、驅動電機設置支撐臺架的面板上；

所述的熒光強度測量系統，包括動態壓力傳感器、光源、光電倍增管和樣片夾持器；動態壓力傳感器、光源、光電倍增管和樣片夾持器按設計要求分別固定在支撐臺架的面板上。

本發明的工作原理：

參見圖3，當壓敏涂料所感受的壓力發生變化時，在t0時刻，壓力由原來的p1變化到p2，這時壓敏涂料受激發射出的熒光強度還不能馬上由p1所對應的光強值I1變化到p2所對應的光強值I2，這是因為壓敏涂料存在響應時間的緣故，等到t1時刻光強才能變化到p2所對應的光強值I2。也就是說，當t0時刻壓力發生變化后，壓敏涂料需要t1-t0這么長的時間才能夠真實地反映出壓力的變化，即壓敏涂料對壓力變化的響應時間為t1-t0。

在對壓敏涂料對壓力變化響應時間進行測試時，將壓敏涂料樣片由樣片夾持器固定，參見圖1。

脈動壓力發生器通過管道與氣源相連，使其中充滿一定壓力的氣體。脈動壓力發生器中的沿著周向均勻開有小孔的圓盤，圓盤通過一根軸連接到驅動電機上。在脈動壓力發生器的前端蓋板上開有一個出氣孔。當驅動電機工作時，圓盤旋轉，圓盤上的小孔依次通過蓋板上的出氣孔，當圓盤上的小孔與出氣孔相對時，脈動壓力發生器的內腔與外界連通，脈動壓力發生器噴出氣流，當圓盤上的小孔與出氣孔完全錯開時，脈動壓力發生器的內腔與外界隔離，氣流中斷。當驅動電機以一定的轉速旋轉時，脈動壓力發生器就產生了一定頻率的脈沖氣流。氣流吹在置于樣片夾持器并涂有壓敏涂料的樣片上，使其上的壓力產生一定頻率的脈動變化。利用光源對樣片進行照射，樣片上的壓敏涂料受激發射出熒光，用動態壓力傳感器和光電倍增管分別對樣片表面壓力和壓敏涂料受激發射出的熒光強度進行測量，分別得到壓力變化曲線和光強變化曲線（如圖4所示）。從圖中可以看出，t2-t1就是壓敏涂料的響應時間，另外因為壓力和光強都是周期性變化的，所以我們可以通過對響應時間多次平均來得到更加準確的結果。

本發明結構簡單，測量壓敏涂料對壓力變化響應時間精確，通過使用本發明能提高壓敏涂料的生產質量。

附圖說明

圖1是本發明的一種實施例的結構示意圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是涂料對壓力變化響應時間示意圖。

圖4是壓力變化曲線和光強變化曲線示意圖。

具體實施方式

一種測量壓敏涂料對壓力變化響應時間的裝置，包括支撐臺架1、脈動壓力發生器2、驅動電機3、有壓氣源4和熒光強度測量系統；脈動壓力發生器4和驅動電機3固定在支撐臺架1的面板5上；脈動壓力發生器4，包括外殼體6和

配氣盤7，外殼體6的前端蓋上開設有出氣孔8，外殼體6的上端蓋上開設進氣孔9，外殼體的后端蓋上有軸孔，配氣盤7沿周向開設有多個通氣孔10，配氣盤7裝設在外殼體6內，配氣盤7的轉軸11后端穿過外殼體后端蓋上的軸孔后通過聯軸器12與驅動電機3的輸出軸連接，配氣盤7旋轉時，配氣盤7上的多個通氣孔10依次與外殼體6前端蓋上的出氣孔8連通；外殼體6上端蓋上的進氣孔9通過管路13與有壓氣源4連接；熒光強度測量系統，包括動態壓力傳感器14、光源15、光電倍增管16和樣片夾持器17；動態壓力傳感器14、光源15、光電倍增管16和樣片夾持器17按設計要求分別固定在支撐臺架1的面板5上，壓敏涂料樣片18由樣片夾持器17夾持。