[發明專利]一種壓電式舵面鉸鏈力矩測量裝置

有效

• 申請號: 201310088716.7
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103207057A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 任宗金;賈振元;高勝南;高翼飛;尚永艷;盧曉紅
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01L5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

技術領域

本發明屬于壓電式傳感器領域，特別涉及一種壓電式舵面鉸鏈力矩測量裝置，裝置可應用于空氣動力學風洞實驗研究與飛行器研制場合，在航空航天、國防軍工領域有較多的應用。

背景技術

在傳統的舵面鉸鏈力矩測量領域中，一般采用應變片的應變式鉸鏈力矩測量裝置在風洞中進行實測。應變式舵面鉸鏈力矩測量裝置是利用特定材料在變形過程中所發生的物理性變化如電阻等為基礎制成的，具有質量輕、響應快、體積較小等優勢。由于應變片具有結構簡單、布片靈活、靈敏度高、穩定性好等特點，采用應變片的各類傳感器得到了廣泛的應用。由于它必須具有一定的形變，通常是幾十到兩萬微應變，敏感材料才能產生物理性效應，所以應變式傳感器一般剛度較低，常用于模型的靜態測力。在動態力測量中，如果力傳感器的動態性能不理想,就無法快速、無失真的再現力值信號隨時間變化的規律,這將帶來較大的測量誤差。此外，應變式測量裝置適于布置在舵片與機翼的連接處，容易破壞舵片與機翼之間的剛性連接，造成風洞實驗時附加的變形較大，給測量結果帶來較大的誤差。

發明內容

本發明要解決的技術難題是克服現有技術的缺陷，解決當前風洞實驗中存在的舵面鉸鏈力矩測量的難題，而發明一種壓電式舵面鉸鏈力矩測量裝置。壓電式舵面鉸鏈力矩測量裝置利用X0切型的石英晶組在法向力和轉矩的作用下產生耦合感生電荷的方法，采用雙電極布置，實現氣動力和力矩的測量。該種方法有效減小了舵面鉸鏈力矩測量裝置的尺寸，極大提高了舵面鉸鏈力矩測量裝置的剛度。

本發明所采用的技術方案是：一種壓電式舵面鉸鏈力矩測量裝置采用具有雙電極結構的壓電石英晶組，并將X0切型的壓電石英晶組集成到機翼內部；測量裝置由舵面1、軸2、螺釘3、機體4、右蓋板5、預緊螺栓6、具有雙電極結構的X0切型的石英單元晶組7、前、后引出電極引出端導線8₁、8₂、固定螺栓9和左蓋板10組成；X0切型的石英單元晶組7由上、下兩片X0切型的石英晶片12₂、12₁，前、后兩片相同形狀的半環形引出電極11₁、11₂和上、下兩片形狀相同的接地電極13₂、13₁組成；下接地電極13₁粘在X0切型的石英晶片12₁輸出電荷為“+”的一面上，前引出電極11₁粘在X0切型的石英晶片12₁輸出電荷為“-”的一面上的上半部分上，后引出電極11₂粘在X0切型的石英晶片12₁的下半部分，X0切型的石英晶片12₂輸出電荷為“-”的一面粘在前、后半環形引出電極11₁、11₂上，上接地電極13₂粘在X0切型的石英晶片12₂輸出電荷為“+”的一面上；前、后引出電極引出端導線8₁、8₂分別焊在前、后半環形引出電極11₁、11₂的引出端K₁、K₂處；右蓋板5的凸臺G放入舵面凹槽A內，軸2穿過右蓋板5與舵面1的孔；機體4的上表面是流線型，機體4的后部銑有舵面凹槽A，機體4的底部銑有方形槽B和長方形槽D，方槽B上鉆有一個預緊螺紋孔C，X0切型的石英單元晶組7置于方形槽B內，導線8₁、8₂從長方形凹槽D引出，右蓋板5的環形槽H與X0切型的石英單元晶組7接觸，X0切型的石英單元晶組7與右蓋板5通過預緊螺栓6固定在機體4上；左蓋板10通過固定螺栓9固定在機體4上。

本發明的顯著效果是：發明的一種壓電式舵面鉸鏈力矩測量裝置，通過將壓電石英晶組集成到機翼內部，而不必占用舵面與機翼之間的狹小的連接空間，同時確保了機翼與舵片的剛性連接；通過采用具有雙電極結構的壓電石英晶組，減小了電極間相互干擾，保證了壓電石英晶片產生的電荷損失最小；通過測量集成在結構內部的壓電石英晶體產生的電荷來實現力的測量。提高了鉸鏈力矩測量裝置的剛度。

附圖說明