[发明专利]一种提高压力敏感涂料测量精准度的方法

说明书

本发明提供了一种提高压力敏感涂料测量精准度的方法，该方法利用压力敏感涂料的温度敏感特性，基于同一次压力敏感涂料风洞试验采集到的图像数据，同时获得模型表面的温度分布与温度修正后的表面压力分布。本发明的提高压力敏感涂料测量精准度的方法可以获得更为丰富的结果数据，具有成本低，精度高的优点，同时考虑了压力敏感涂料的温度效应影响，提高了压力敏感涂料测量结果的精准度。

技术领域

本发明属于航空航天工业空气动力学风洞试验技术领域，具体涉及一种提高压力敏感涂料测量精准度的方法。

背景技术

压力敏感涂料受到一定波长光源照射时，涂层中的探针分子会受到激发，进入电子激发态，并通过发射波长更长的光来耗散所吸收的能量，同时，激发态的探针分子与空气中渗透进入涂层并在其中扩散的氧分子相碰撞，转移所吸收的能量，回到基态。上述过程被称为Stern-Volmer过程，描述这一过程的关系式为Stern-Volmer关系式。Stern-Volmer关系式建立了表面压力与涂料发光强度之间的函数关系。工程应用中，Stern-Volmer关系式常用形式为：

（1）

其中，P和I分别为涂层表面压力及其光致发光强度，A_i(T)为Stern-Volmer系数，与温度有关，一般通过地面压力敏感涂料预先标定实验获得。“ref”表示参考状态，n为Stern-Volmer关系式阶数，一般情况下，n≤3。工程应用中，一般选择无风状态wind-off状态为参考状态，与风洞试验的有风状态wind-on时的发光强度做比来计算模型表面压力。

由于压力敏感涂料的发光强度本质上是温度相关的，很多压力敏感涂料温度灵敏度高于1%/K，对于跨超声速暂冲式风洞，吹风前后模型表面温度之差可达10^oC以上，若不进行温度效应修正，压力敏感涂料风洞试验期间以及吹风前后的模型表面温度变化会引起较大的压力敏感涂料测量误差，必须予以修正。

目前，修正压力敏感涂料温度效应的方法主要有以下三种：（1）原位标定；利用模型表面测压孔的压力数据来确定Stern-Volmer系数，该方法可以有效地降低因温度效应和其他误差源导致的误差，经原位标定的测量数据和测压孔测量结果可以很好的吻合，但是，这种方法需要在模型不同区域埋设一定数量的测压孔，降低了压力敏感涂料试验的经济性，延长了试验准备周期，并且温度效应修正精度受测压孔开设的位置与数量影响较大。（2）通过温度敏感涂料（Temperature Sensitive Paint，TSP）或红外相机获取模型表面温度分布；这种方法温度效应修正精度较高，可以获得更高精准度的压力敏感涂料试验结果，但是，极大地增加了试验成本与试验周期，修正方法较为复杂。（3）双组份压力敏感涂料；将具有相同温度敏感特性可发出不同波长荧光的光敏分子掺入涂料胶体之中，从而形成了双组份的压敏涂料，然而，双组份压敏涂料虽然可以抑制涂料的温度敏感性，解决光照不均匀或被测物体形变引起局部位置光照射强度发生变化的问题，但是各组份之间在同一涂层内容易产生相互作用，从而引起较为严重的光降解和较低的发光强度，同时，各个组份往往会存在一定程度的光谱重叠，也会降低涂料的压力灵敏度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高压力敏感涂料测量精准度的方法。

本发明的提高压力敏感涂料测量精准度的方法，其特点是，包括以下步骤：

a. 模型及校准样片表面喷涂和固化压力敏感涂料；

b. 风洞中安装试验模型，调试压力敏感涂料测量系统；

c. 采集背景图像，风洞试验前，关闭风洞光源和压力敏感涂料激发光源，按照风洞试验模型状态要求，每个模型状态采集20幅以上的背景图像；