[發明專利]倒立擺式雙分量氣流壁面摩擦阻力傳感器

在審

• 申請號: 202211244112.2
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115507995A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 宗豪華;吳云;梁華;宋慧敏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01L9/16
• 分類號: G01L9/16;G01M9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種倒立擺式雙分量氣流壁面摩擦阻力傳感器，其特征在于，包括非金屬外殼(10)、倒立擺(20)、感應電極(30)、電磁鐵(40)、永磁環(50)和金屬底座(60)；其中

非金屬外殼(10)整體呈階梯圓柱狀，下粗上細，為兩級圓柱結構；非金屬外殼(10)為中空結構，內部包括兩個相互連接的腔體：位于上部的細長形圓柱腔(103)和位于下部的方腔(104)，其高度和位置分別對應上半部分圓柱和下半部分圓柱；細長形圓柱腔(103)和位于下部的方腔(104)的軸線均與非金屬外殼(10)的軸線重合；方腔(104)為長方體結構，其高度由非金屬外殼(10)下半部分圓柱的高度決定；在下半部分圓柱外壁面設置四個螺紋孔(101)和四個電磁鐵安裝孔(102)，分別用于感應電極(30)和電磁鐵(40)的裝配；螺紋孔(101)沿下半部分圓柱外壁面周向均勻分布，相鄰孔位夾角90度；電磁鐵安裝孔(102)同樣沿下半部分圓柱外壁面周向均勻分布，夾角90度；每個螺紋孔(101)在相應電磁鐵安裝孔(102)的正上方，因此可以將四個螺紋孔(101)和四個電磁鐵安裝孔(102)分為四組，孔的深度由下半部分圓柱外壁面垂直貫穿至方腔(104)的內壁面；

倒立擺(20)整體呈長釘狀，由導電材料制成，包括圓頂(201)、支撐圓柱體(204)、受力感應區(202)和支撐尖錐(203)；圓頂(201)為倒立擺(20)頂部的一個倒置圓臺，上表面圓的直徑大于下表面圓的直徑；圓頂(201)上表面直徑略小于圓柱腔(103)的直徑，保證嵌套后兩者之間的縫隙存在；過大的縫隙將會導致測量過程中氣體從縫隙流入傳感器內部，引起倒立擺(20)左右壓力不均衡，增大測量誤差；支撐圓柱體(204)與圓頂(201)固定連接并位于其下；受力感應區(202)為長方體結構，與支撐圓柱體(204)固定連接并位于其下；支撐尖錐(203)為四棱錐體結構，與受力感應區(202)固定連接并位于其下；圓頂(201)、支撐圓柱體(204)、受力感應區(202)和支撐尖錐(203)在豎直方向上的軸線與非金屬外殼(10)的軸線重合；圓頂(201)的圓臺橫截面積自上而下急劇收縮；受力感應區(202)上半部分四個側面與四個感應電極(30)位置相對；受力感應區(202)的下半部分嵌套了方形永磁環(50)，也就是受力感應區(202)的下半部分被緊嵌套到永磁環(50)內；永磁環(50)為方形圍墻結構，其水平截面為方形環，永磁環(50)的內環邊長與受力感應區(202)的側面邊長相等，當受力感應區(202)下半部分插入永磁環(50)內，二者之間為緊配合結構；永磁環(50)的垂向安裝位置應與電磁鐵安裝孔(103)等高，使得永磁環(50)和四個電磁鐵(40)位置對應；

支撐尖錐(203)呈倒立的金字塔形，即倒置的四棱錐，四棱錐底面邊長與受力感應區(202)底面邊長一致；

感應電極(30)呈階梯圓柱型，包括細長圓柱和短粗圓柱兩部分，二者軸線重合；在感應電極(30)的細長圓柱表面刻有螺紋，感應電極(30)與外殼10之間通過螺紋孔(101)裝配在一起；

電磁鐵(40)呈圓柱型，由鐵芯和螺旋導電線圈組成；將電磁鐵(40)固定在圓柱型的電磁鐵安裝孔(102)內部，其插入部分的內部端面距永磁環(50)保持一定距離；

金屬底座(60)整體呈薄圓片狀，包括凸臺(601)和位于其下的圓柱底座(603)兩部分；圓柱底座(603)直徑與非金屬外殼(10)下半圓柱的直徑相同；凸臺(601)的邊長與方腔(104)的邊長相同，通過將凸臺(601)自下而上嵌入方腔(104)，使金屬底座(60)與非金屬外殼(10)緊密配合在一起；此外，在凸臺(601)的中心處，設置一個圓錐形的凹坑(602)；凹坑(602)底部錐角的角度大于支撐尖錐(203)的錐角角度；傳感器裝配完成后，凹坑(602)的頂點與支撐尖錐(203)的頂點相接觸，形成倒立擺(20)的運動支點。

2.如權利要求1所述的倒立擺式雙分量氣流壁面摩擦阻力傳感器，其特征在于，非金屬外殼(10)的總高度為30-40mm，上半部分圓柱的直徑范圍為4-8mm，下半部分圓柱的直徑范圍為10-20mm；

上下部分圓柱的高度為15-20mm；

方腔(104)底面為正方形或長方形，最大邊長為10-12mm；

螺紋孔(101)孔徑為1.5-3mm；

電磁鐵安裝孔(102)孔徑為2-4mm。