[發(fā)明專利]正弦式光學(xué)壓力敏感涂料動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)艙

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811295683.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109269720B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高麗敏;姜衡;鄭天龍;葛寧;楊冠華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L27/00
• 分類號(hào): G01L27/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發(fā)明涉及一種正弦式光學(xué)壓力敏感涂料動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)艙，主要用于壓力敏感涂料動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)。為形成能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量的壓力環(huán)境，校準(zhǔn)艙艙體分為了轉(zhuǎn)接段，主體段和底蓋部分。各段所有尺寸設(shè)計(jì)均按照相應(yīng)原則進(jìn)行。主體段與轉(zhuǎn)接段通過(guò)法蘭連接，主體段與底蓋通過(guò)內(nèi)外螺紋連接，底蓋裝配光學(xué)壓敏校準(zhǔn)片及壓力傳感器。為滿足壓力敏感涂料測(cè)壓對(duì)紫外線光的需求，在校準(zhǔn)艙主體段上裝有光學(xué)玻璃來(lái)保證光路暢通。本發(fā)明突破了2017年日本東北大學(xué)光學(xué)壓敏動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)10kHz頻率上限的限制，通過(guò)更改主體段及轉(zhuǎn)接段長(zhǎng)度，對(duì)19kHz以下的各個(gè)波段進(jìn)行了光學(xué)壓敏動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，達(dá)到世界先進(jìn)水平。該校準(zhǔn)艙不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工、抗干擾能力強(qiáng)，而且可以有效降低實(shí)驗(yàn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)裝置，特別是涉及一種光學(xué)動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)裝置，屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明與揚(yáng)聲器配合使用，可以完成正弦周期型動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，主要用于壓力敏感涂料動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)。

背景技術(shù)

壓力作為自動(dòng)化控制的熱工三參量(壓力、溫度、流量)之一，在測(cè)量與控制中占有非常重要的地位。測(cè)壓的方式有很多，但每一種都須要對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，以期獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，如電信號(hào)、光信號(hào)等與壓力之間的函數(shù)關(guān)系以及測(cè)量系統(tǒng)如靈敏度等的特性。校準(zhǔn)有靜態(tài)校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)之分，靜態(tài)校準(zhǔn)的目的是獲得光信號(hào)等與絕對(duì)靜態(tài)壓力之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。然而，在實(shí)際應(yīng)用中測(cè)量絕對(duì)靜態(tài)壓力的情況很少，且靜態(tài)校準(zhǔn)結(jié)果與動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)結(jié)果是不同的，要想壓力測(cè)量裝置給出更準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，必須對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。

動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置分為兩種基本類型：非周期型和周期型。非周期型產(chǎn)生階躍波或者脈沖波；周期型產(chǎn)生正弦或者其他類型頻率可調(diào)的周期壓力波。目前，非周期型校準(zhǔn)裝置的階躍壓力發(fā)生器主要是激波管，例如2000年美國(guó)Purdue大學(xué)的Sakaue和 Sullivan采用激波管產(chǎn)生階躍變化壓力，將壓力敏感涂料熒光信號(hào)與高頻壓力傳感器進(jìn)行了時(shí)間對(duì)比(Aiaa Journal,2001,39(10):1944-1949)。但激波管管道都比較長(zhǎng)，費(fèi)用較高，而且對(duì)于小型實(shí)驗(yàn)室很不適用，同時(shí)激波管不能夠持續(xù)地進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。周期型校準(zhǔn)裝置主要有諧振式、變?nèi)莘e式、變質(zhì)量式、射流式等。目前應(yīng)用較多的有振蕩射流器和聲學(xué)駐波管，例如專利號(hào)為CN1279756A(振蕩射流)、CN102135122A(變頻射流振蕩器)等都是射流振蕩類的，但振蕩射流器一般在開(kāi)放空間內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，對(duì)于像光學(xué)壓敏涂料這種測(cè)壓方式，會(huì)受到外界很多因素的干擾，如光及噪音等，由此造成校準(zhǔn)精度下降。聲學(xué)駐波管能夠有效地對(duì)光學(xué)壓敏涂料進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。例如2017 年，日本東北大學(xué)的Tamao Sugimoto,Yosuke Sugioka,Daiju Numata等人利用聲學(xué)駐波管對(duì)光學(xué)壓敏涂料進(jìn)行了測(cè)量(AIAA JOURNAL,2017,55(4):1460-1464)，這種形式的聲學(xué)駐波管能夠測(cè)量的頻響上限是10kHz。因?yàn)樵谌~輪機(jī)械行業(yè)，實(shí)際的工作頻率往往高達(dá)幾百kHz，上述動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)裝置不能滿足頻率的要求。

另外，目前最新的光學(xué)測(cè)壓技術(shù)——光學(xué)壓力敏感涂料(PSP，pressuresensitive paint)測(cè)壓，由于其測(cè)壓過(guò)程對(duì)流場(chǎng)無(wú)干擾，實(shí)驗(yàn)成本低，可全域測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)受到廣大實(shí)驗(yàn)工作者的親睞。全球各大有關(guān)氣動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)都逐漸展開(kāi)了對(duì)PSP測(cè)量技術(shù)的研究應(yīng)用。除俄羅斯(原蘇聯(lián))中央航空流體力學(xué)研究院(Central Aero-HydrodynamicInstitute,TsAGI)、華盛頓大學(xué)(Uniformity of Washington，UW)之外，美國(guó)主要的PSP 技術(shù)研究組包括NASA Langley、NASA Glenn、波音公司、Arnold共生技術(shù)發(fā)展中心、美國(guó)空軍Wright-Patterson實(shí)驗(yàn)室等。在歐洲，英國(guó)國(guó)防部評(píng)估和研究局，德國(guó)宇航中心，法國(guó)的國(guó)家空間研究中心等對(duì)PSP測(cè)量技術(shù)的研究都很活躍。