一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風洞試驗領域，具體是涉及一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在風洞試驗中，為了獲得穩(wěn)定可靠的試驗數據，很多時候需要對風洞流場內的氣壓進行測量，為了能更精確的獲取整個風洞流場的氣壓，需要對風洞內的若干個點進行氣壓測試。
[0003]傳統(tǒng)的測壓方式采用的是電子掃描閥直接測量各測點壓力，然后通過計算相應測點的壓差來測量氣流偏角，一個良好的流場其兩兩測壓點之間的差值往往很小，通常只有幾Pa，而單獨一點的壓力值卻很大，由于電子掃描閥存在固定的誤差，一般用的傳感器的量程都是幾個大氣壓(0.1Mpa是一個大氣壓)，傳感器自己本身對每個點的采集誤差估計都有好幾十個pa，這樣再對兩個點相減的話(實際中這兩個點之間的壓力差估計只有幾個pa)，光是誤差帶來的影響都把真實值給掩蓋掉了，因此采用直接測量兩個較高壓力測點來計算其相對微壓差的方法，勢必產生較大的測量誤差。
[0004]而采用傳統(tǒng)的電子掃描閥，因為其本身結構的原因，需要在風洞內布設測壓管道和線路，當需要測試多個兩點之間的氣壓時就需要設置多條管道和線路。而風洞試驗中，為了獲得穩(wěn)定的流程，需要讓風洞內盡量少的布設與被測模型無關的其他器件，以防在試驗中影響風洞流場，使得測試數據不精確。
[0005]因此傳統(tǒng)的測壓方法無論是精度問題還是設置問題都已經影響到風洞試驗，不在適合目前風洞試驗需求。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術基礎上，提供一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，通過新的測量方式解決對風洞流場內同一時間兩點之間的壓差。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，包括:
若干個測壓芯片，每一個測壓芯片上設置有兩個氣壓輸入口，每一個氣壓輸入口連接一根軟管，軟管的另一端連接一個測壓針，測壓針的另一端面向氣場來流方向；
若干個測壓芯片集成為一體，統(tǒng)一由同一供電系統(tǒng)提供整流濾波后的電流，
若干個信號轉換電路，每個信號轉換電路的輸入端各自連接到一個測壓芯片的信號輸出端，信號轉換電路的輸出端通過傳輸線連接到風洞外的控制系統(tǒng)。
[0008]在上述技術方案中，所述測壓針面向氣場來流方向的一端到連接軟管的一端沿著軸線設置有通孔。
[0009]在上述技術方案中，所述測壓針面向氣場來流方向一端的針體壁上設置有若干個孔，沒一個孔與測壓針內的通孔連通。
[0010]在上述技術方案中，所述測壓針體壁上的孔設置在同一圓周上，且數量不少于四個。
[0011]在上述技術方案中，所述測壓針為金屬材料制成，測壓針的直徑在1mm?2mm之間。
[0012]在上述技術方案中，所述軟管可以用金屬管代替。
[0013]一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)的測試方法，具體過程如下:
將集成為一體的整個測量裝置設置在風洞內，每一個與測壓芯片連接的兩個測壓針各自設置在需要測試的兩個點上；
風洞試驗開啟時，測壓芯片在同一時間采集到兩個點的氣壓值，并將兩個點的氣壓值進行相減得到氣壓差值；
測壓芯片內將氣壓差值進行壓電轉換，轉換為電信號后傳輸到信號轉換電路，信號在信號轉換電路中經過放大、濾波后進行A/D轉換并傳輸給控制系統(tǒng)；
控制系統(tǒng)中通過預先設定的校測的公式對電信號轉換為壓力差值進行顯示。
[0014]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明具有精準度高、實時性好、采樣頻率高等特點，可直接獲得兩點之間壓力差值，減少了諸多誤差引入環(huán)節(jié)，精度可達到±0.1% ;適用于多種微小壓力測量環(huán)境完全滿足風洞流場測量要求；
本發(fā)明使用自制的電路，集成度高，散熱性能好，可進行模塊化安裝。單個模塊具有獨立的恒流源供電、溫度增益補償、輸出信號放大等功能，相互干擾基本為零，實現(xiàn)了工程化應用的目標；
本發(fā)明應用于低速風洞試驗中，軍事和經濟效益顯著:應用于流場檢測試驗，實現(xiàn)了對兩點之間差壓的直接測量，相對于常規(guī)手段而言，不僅提高了試驗數據的精度，并且大大提高了其準確性；應用于其他類型測壓試驗，由于其獲得的數據精度高，因此也適用于其他常規(guī)小壓力測量場合。
【附圖說明】
[0015]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖；
其中:1是測壓芯片，2是軟管，3是測壓針，4是通孔，5是側孔。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明采用的測壓方式和傳統(tǒng)的測壓不同，通過一個測壓針，測壓針采用金屬制成，為了控制測壓精度，測壓針的直徑在1_?2_之間，測壓針沿著軸線從一端到另一端設置有通孔，然后將測壓針通過一根管子連接到測壓芯片上，管子采用金屬管為最好，但是金屬管因為其物理特性，過多的在風洞設置會影響流場，因此采取橡膠軟管較好，不但具有良好的氣密性，還具有較好的散熱效果。
[0017]將軟管的另一端固定連接到測壓芯片上的入口處，測壓芯片本身具有測壓功能，且能在芯片內直接完成同一時間將采集到的氣壓相減得到壓差值，并將壓差值轉換為模擬電信號。
[0018]電信號通過外部的信號轉換電路將模擬電信號進行整流。濾波后再進行A/D轉換并通過傳輸線傳輸到控制系統(tǒng)中進行存儲，然后通過校測的公式就可以完成對得到的數字信號進行轉換為實際的壓差值進行顯示。
[0019]在本發(fā)明中，分了精確的活動壓力值，測壓針的進氣口需要正對氣場來流方向，使得氣流能成功的進入到測壓芯片上，同時為了能測得更多的流場狀態(tài)值，在測壓針的側壁上設置有若干個側孔，側孔必須設置在同一圓周上，側孔需要與測壓針內的通孔連通，通過設置這一圈側孔可以得到流場的總壓和靜壓值。
[0020]通過以上設置，將兩個測壓針各自設置在需要測試的兩個點上，通過測試就可以得到某一時刻的兩個點的壓差，為了能得到更多的點的壓差，通過在不同點上設置測壓針，通過集成控制(如圖2所示)，可以知道在某一時刻風洞內各個點之間的壓差。
[0021]本發(fā)明集成后的整個裝置體積非常小，以8路測壓芯片為例，整個裝置僅僅有21cmX 10cm大小，從整個體積上來說還沒有傳統(tǒng)的壓力傳感器占有的空間大，且本裝置的外形規(guī)則，通過合理的設置并不會太多的影響風洞流場。
[0022]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權項】
1.一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，其特征在于包括: 若干個測壓芯片，每一個測壓芯片上設置有兩個氣壓輸入口，每一個氣壓輸入口連接一根軟管，軟管的另一端連接一個測壓針，測壓針的另一端面向氣場來流方向； 若干個測壓芯片集成為一體，統(tǒng)一由同一供電系統(tǒng)提供整流濾波后的電流， 若干個信號轉換電路，每個信號轉換電路的輸入端各自連接到一個測壓芯片的信號輸出端，信號轉換電路的輸出端通過傳輸線連接到風洞外的控制系統(tǒng)。2.根據權利要求1所述的一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述測壓針面向氣場來流方向的一端到連接軟管的一端沿著軸線設置有通孔。3.根據權利要求2所述的一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述測壓針面向氣場來流方向一端的針體壁上設置有若干個孔，沒一個孔與測壓針內的通孔連通。4.根據權利要求3所述的一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述測壓針體壁上的孔設置在同一圓周上，且數量不少于四個。5.根據權利要求1?4任一一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述測壓針為金屬材料制成，測壓針的直徑在1mm?2mm之間。6.根據權利要求1所述的一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，其特征在于所述軟管可以用金屬管代替。7.根據權利要求1所述的一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)的測試方法，其特征在于具體過程如下: 將集成為一體的整個測量裝置設置在風洞內，每一個與測壓芯片連接的兩個測壓針各自設置在需要測試的兩個點上； 風洞試驗開啟時，測壓芯片在同一時間采集到兩個點的氣壓值，并將兩個點的氣壓值進行相減得到氣壓差值； 測壓芯片內將氣壓差值進行壓電轉換，轉換為電信號后傳輸到信號轉換電路，信號在信號轉換電路中經過放大、濾波后進行A/D轉換并傳輸給控制系統(tǒng)； 控制系統(tǒng)中通過預先設定的校測的公式對電信號轉換為壓力差值進行顯示。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低速風洞流場試驗微壓測量系統(tǒng)，包括若干個測壓芯片，每一個測壓芯片上設置有兩個氣壓輸入口，每一個氣壓輸入口連接一根軟管，軟管的另一端連接一個測壓針，測壓針的另一端面向氣場來流方向；若干個測壓芯片集成為一體，統(tǒng)一由同一供電系統(tǒng)提供整流濾波后的電流，若干個信號轉換電路，每個信號轉換電路的輸入端各自連接到一個測壓芯片的信號輸出端，信號轉換電路的輸出端通過傳輸線連接到風洞外的控制系統(tǒng)；本發(fā)明具有精準度高、實時性好、采樣頻率高等特點，可直接獲得兩點之間壓力差值，減少了諸多誤差引入環(huán)節(jié)，精度可達到±0.1%。適用于多種微小壓力測量環(huán)境完全滿足風洞流場測量要求。
【IPC分類】G01M9/06
【公開號】CN105258914
【申請?zhí)枴緾N201510776319
【發(fā)明人】劉赟, 溫渝昌, 倪章松, 顧藝, 車兵輝, 袁海文, 成壘, 霍國, 盧翔宇, 金福貴, 廖亞軍, 宋書華
【申請人】中國空氣動力研究與發(fā)展中心低速空氣動力研究所
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月13日