[發明專利]雙用光學壓力敏感涂料動態壓力校準艙

有效

• 申請號: 201410553762.4
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104316262A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 高麗敏;李瑞宇;劉曉東;胡小全;劉波
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01L27/00
• 分類號: G01L27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種動態壓力校準裝置，與電磁閥和揚聲器配合使用，既可以完成周期型校準也可以實現非周期型動態校準，主要用于壓力敏感涂料動態壓力校準。

背景技術

壓力作為自動化控制的熱工三參量(壓力、溫度、流量)之一，在測量與控制中占有非常重要的地位。測壓的方式有很多，但每一種都須要對測量設備進行校準，以期獲得測量數據，如電信號、光信號等與壓力之間的函數關系以及測量系統如靈敏度等的特性。校準有靜態校準和動態校準之分，由于科學技術和實驗條件的限制，目前人們使用壓力測量設備前一般只進行靜態校準。然而，在實際應用中測量絕對靜態壓力的情況很少，且靜態校準結果與動態校準結果是不同的，要想壓力測量裝置給出更準確的測試結果，必須對其進行動態校準。

動態校準裝置分為兩種基本類型：非周期型和周期型。非周期型產生階躍波或者脈沖波；周期型產生正弦或者其他類型頻率可調的周期壓力波。目前，非周期型校準裝置的階躍壓力發生器主要是激波管，例如專利號為US8079322(shock?tube)，北京航天計量測試技術研究所張大有等人在激波管動態壓力校準裝置上均有成果(宇航計測技術，2004，24(4)：24-27)。但激波管管道都比較長，費用較高，而且對于小型實驗室則很不適用。周期型校準裝置主要有諧振式、變容積式、變質量式、射流式等。目前應用較多的有振蕩射流器和聲學共振管，例如專利號為CN1279756A(振蕩射流)、CN102135122A(變頻射流振蕩器)等都是射流振蕩類的，還有國外Gregory?J?W等人在文章“Pressure-sensitive?paint?as?a?distributed?optical?microphone?array”(The?Journal?oftheAcoustical?Society?ofAmerica，2006，119：251.)中闡述的聲學共振管校準裝置。但振蕩射流器一般在開放空間內進行校準，對于像光學壓敏涂料這種測壓方式，會受到外界很多因素的干擾，如光及噪音等，由此造成校準精度下降。而聲學共振管為防止壓力波反射造成信號干擾，管道一般也很長。此外，無論是振蕩射流器還是聲學共振管，由于與非周期型校準裝置的原理不同，采用的校準艙也不盡相同，在校準實驗中需要分別制作兩套校準艙，這無疑增加了實驗成本。

另外，目前最新的光學測壓技術——光學壓力敏感涂料(PSP，pressure?sensitive?paint)測壓，由于其測壓過程對流場無干擾，實驗成本低，可全域測量等優點受到廣大實驗工作者的親睞。全球各大有關氣動測量機構都逐漸展開了對PSP測量技術的研究應用。除俄羅斯(原蘇聯)中央航空流體力學研究院(Central?Aero-Hydrodynamic?Institute，TsAGI)、華盛頓大學(Uniformity?of?Washington，UW)之外，美國主要的PSP技術研究組包括NASA?Langley、NASA?G1enn、波音公司、Arnold共生技術發展中心、美國空軍Wright-Patterson實驗室等。在歐洲，英國國防部評估和研究局，德國宇航中心，法國的國家空間研究中心等對PSP測量技術的研究都很活躍。

PSP測壓原理是基于光致發光和氧猝滅原理(即在一定波長的紫外線光照下，涂料中的光敏分子由基態獲得能量躍遷到激發態，再次回到基態的過程中發出輻射光，然而遇到氧分子碰撞后返回基態則不發出熒光，而不同壓力時氧分子濃度不同，故輻射光強度與壓力有一定聯系)，也就是說，測量過程中需要設計光路給予紫外線光照，通過采集輻射光的光信號得到壓力值，所以普通的動態壓力校準艙已無法完成校準。而對于PSP的校準國內一直停留在靜態校準的研究上，西北工業大學周強等人(空軍工程大學學報，2006，8(6)：72-75)及中國科學院化學研究所(航空學報，2009，30(12)：2435-2448)等在這方面做了大量的工作，但在PSP的動態壓力校準方面還未曾有突破。

發明內容

針對現有技術的不足，為填補這方面的研究的空白，本發明提供一種結構簡單、加工成本低、使用性強、抗干擾能力強的新型動態壓力校準艙。校準艙在滿足壓力敏感涂料對校準實驗設備需求的同時，既可作為非周期型校準設備也可以作為周期型校準設備。