[發明專利]一種用于風洞模型底部壓力測量的微型組合式壓力傳感器

有效

• 申請號: 202110311702.1
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113029508B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 謝艷;趙莉;蔣鴻;魏志;尹剛;楊振華;劉剛;王武;王瑞波;張悅;陳星豪;喬至遠;石宇;韓俐羽;王夢晗;覃源遠;曹宇晴;羅章
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01L9/00
• 代理公司: 綿陽山之南專利代理事務所(普通合伙) 51288
• 代理人: 沈強

本發明公開了一種用于風洞模型底部壓力測量的微型組合式壓力傳感器，包括芯體基座和連接在芯體基座兩側的蓋板，連接為一體后的結構為六面形柱體；所述芯體基座上沿著長度方向設置有若干個溫度傳感器，相互兩個溫度傳感器之間設置有一個壓力傳感器，沿著芯體基座的高度方向、壓力傳感器一側是參考壓力端，另一側是測試壓力端；本發明通過在電路中外接溫度補償電阻，以及利用與壓力傳感器芯片緊鄰的溫度傳感器芯片所測得的各壓力傳感器芯片的實時溫度，對壓力傳感器測值進行精細化數字溫度補償修正這兩種溫度補償方式，降低了風洞試驗過程中環境溫度變化對壓力測量精準度的影響，滿足了風洞試驗模型底部壓力測量的快速精準需求，進而提升了風洞試驗的運行效率和數據質量。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體涉及到為風洞試驗中用于模型底部壓力測量的一種微型組合式壓力傳感器。

背景技術

風洞試驗時需快速準確地獲取飛行器模型底部多個壓力測點在風洞試驗環境中隨模型迎角的壓力變化情況。目前，對該壓力的測量一般采用多個獨立的壓力傳感器測得。這樣的測量方式存在以下幾個問題：

一是模型底部附近空間有限，這些多個獨立的壓力傳感器設備體積較大，很難實現壓力測量設備的抵近安裝，使得測量氣路的管路較長，進而導致試驗中較低底壓的壓力傳導時間相應變長。極端情況下，壓力傳導時間可達到10秒，不得不采用延長試驗階梯的壓力穩定時間的方式來換取底壓測量的精準度，極大影響了風洞試驗數據的精準度和試驗的效率；

二是風洞試驗時，特別是超聲速風洞試驗時，受風洞溫度變化范圍較大的影響，常規壓力傳感器的精準度將下降到0.3%左右，無法滿足先進飛行器風洞試驗底壓測量精準度需求；

三是模型底部壓力的測量多為4～8個壓力測點，需在狹小的支桿穿線孔中安裝敷設多組復雜的電氣路線纜，因空間狹小、操作不便而帶來的線路纏繞擠壓的影響、風洞試驗振動的影響、模型機構運動牽扯的影響等，都使得風洞試驗時底壓測量設備的故障率普遍較高，影響了風洞試驗的順利進行。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前風洞試驗中模型底部壓力測量所用傳感器存在的尺寸較大，無法抵近安裝，壓力傳導遲滯嚴重、風洞溫度變化使得測壓精準度下降嚴重、電氣路連接復雜、故障率偏高等問題。

本發明提供了一種用于風洞模型底部壓力測量的微型組合式壓力傳感器，通過將多只壓力傳感器芯片、溫度傳感器芯片的集成組合，以及適用于柱型穿線孔安裝的外形結構及電氣路的優化設計等，實現多只底壓傳感器的小型化，以便于在風洞模型支桿孔內的安裝敷設，達到壓力傳感器抵近安裝、縮短測量氣路的目的；

本發明同時通過外接溫度補償電阻，以及利用傳感器實時測定的溫度數據，對壓力傳感器進行溫度漂移補償這兩種溫度補償方式，確保了壓力傳感器在變溫環境下的測量精準度；而傳感器集成化的電氣路設計，改善了過去多只單個壓力傳感器電氣路零亂的鋪設狀態，提高了底壓測量的可靠性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于風洞模型底部壓力測量的微型組合式壓力傳感器，所述傳感器包括芯體基座和對稱連接在芯體基座兩側的蓋板，基座與蓋板連接為一體后的結構為六面形柱體，

所述芯體基座上沿著長度方向設置有若干個通孔，每一個通孔內設置一個壓差型壓力傳感器芯片，所有壓力傳感器芯片同向設置在通孔內，沿著芯體基座的高度方向、壓力傳感器芯片一側是參考壓力端，另一側是測試壓力端，相鄰兩個壓力傳感器之間設置一個溫度傳感器；

所述蓋板包括一塊測量氣路蓋板和一塊參考氣路蓋板，所述測量氣路蓋板上與壓力傳感器芯片對應的位置處設置有密封槽，芯體基座和測量氣路蓋板蓋合后，一個壓力傳感器芯片的測試壓力端對應設置在一個密封槽內，所述測量氣路蓋板內設置有若干個氣路，每一個密封槽通過一個獨立的氣路與外部連通；