[發明專利]一種適用于1米量級高速風洞試驗的模型傾角測量裝置

有效

• 申請號: 202111206906.5
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113639954B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 閻成;鄧曉曼;蔣明華;鄧章林;賈霜;黃輝;馬列波;蔣婧妍;張勝;李兵;陳庭;賀振陽;馬通明
• 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: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/06;G01C1/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種適用于1米量級高速風洞試驗的模型傾角測量裝置。本發明的適用于1米量級高速風洞試驗的模型傾角測量裝置基于高精度石英傾角儀，集成了振動傳感器、陀螺儀和溫度傳感器，通過采用多物理量敏感與數據融合補償算法，實現了1米量級高速風洞試驗環境下模型傾角的高精度測量。本發明的適用于1米量級高速風洞試驗的模型傾角測量裝置能夠適用于工況惡劣復雜的高速風洞試驗環境，有效減小了振動誤差和干擾加速度導致的模型傾角測量誤差，具有測試精度高、量程范圍大的特點。

技術領域

本發明屬于風洞試驗技術領域，具體涉及一種適用于1米量級高速風洞試驗的模型傾角測量裝置。

背景技術

相對于光學測量、基于應力應變的力學測量等技術手段，基于慣性技術的姿態測量具有直接檢測、精度高等特點，普遍應用于工業測控、飛行器航姿測量、風洞模型測姿。目前，模型姿態角測量傳感器主要應用在準靜態環境下，工作環境無振動或振動極小，這種工況下可單獨采用一只石英傾角儀實現±0.01°的檢測精度。但是，在1米量級高速風洞試驗應用中，振動、干擾加速度、以及由于安裝失準引起的耦合誤差等干擾因素，將嚴重影響測量精度，故無法采用單只傾角儀實現復雜力學環境下的高精度姿態測量；而高精度慣性測量單元往往受體積限制無法安裝在1米量級風洞模型內部。因此亟需發展一種一種適用于1米量級高速風洞試驗的模型傾角測量裝置，實現高速風洞試驗條件下模型傾角的高精度動態測量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種適用于1米量級高速風洞試驗的模型傾角測量裝置。

本發明的適用于1米量級高速風洞試驗的模型傾角測量裝置，其特點是，所述的模型傾角測量裝置包括支撐框架，和固定在支撐框架的下表面并且包覆在支撐框架的上方、左側和右側的“門”字型的外殼；

支撐框架的底部下表面為安裝平面，固定安裝在模型內部的安裝表面上；

支撐框架的上部設置有頂部平臺，頂部極板為水平放置方形平板，頂部極板的四個頂角固定在頂部平臺的對應位置，頂部極板整體懸空，頂部極板上固定有X軸振動傳感器、AD模塊和電源模塊；

支撐框架的左側設置有左側平臺，左側極板為豎直放置方形平板，左側極板的四個頂角固定在左側平臺的對應位置，左側極板整體懸空，左側極板上固定有Y軸振動傳感器、陀螺儀、AD模塊、電源模塊、微處理器、溫度傳感器和DA模塊；

支撐框架的右側設置有右側平臺，右側極板為與左側極板平行的豎直放置方形平板，右側極板的四個頂角固定在右側平臺的對應位置，右側極板整體懸空，右側極板上固定有Z軸振動傳感器、AD模塊和電源模塊；

支撐框架的前端開有石英傾角儀的安裝孔，石英傾角儀通過柱面配合和端面配合的方式固定在支撐框架上；

支撐框架的后端設置有后端平臺，后極板為與左側極板垂直的豎直放置的方形平板，后極板整體固定在后端平臺上，后極板上固定有電連接器；

頂部極板的X軸振動傳感器、左側極板的Y軸振動傳感器和右側極板的Z軸振動傳感器的信號分別經各自的AD模塊進行快速AD轉換后，傳輸至左側極板的微處理器；左側極板的陀螺儀和溫度傳感器的信號直接傳輸至左側極板的微處理器； 石英傾角儀的信號經其內置高精度AD模塊轉換直接進入微處理器；微處理器輸出兩路輸出信號，一路將石英傾角儀信號經DA模塊轉換為模擬信號輸出，另一路將微處理器處理獲得的模型傾角信號轉換為數字信號采用RS-422通訊協議輸出，兩路信號均通過電連接器輸出至風洞數采系統。

進一步地，所述的石英傾角儀為單軸石英傾角儀或者多軸石英傾角儀。

進一步地，所述的X軸振動傳感器、Y軸振動傳感器和Z軸振動傳感器為單軸振動傳感器。

進一步地，所述的陀螺儀為X軸方向單軸硅基微機械陀螺。

進一步地，所述的電連接器的電氣接口連接±18V的直流電源、RS-422信號和石英傾角儀的±5V模擬信號。