[发明专利]连续式风洞降温系统的温度测量和数据采集系统

说明书

一种连续式风洞降温系统的温度测量和数据采集系统，通过铠装一体式温度变送器、贴片式温度传感器、加温度变送器和热电偶总温排架分别测量连续式风洞降温系统多个温控点的数值，并由模拟量采集模块、热电偶模块分别对温度变送器信号和热电偶信号进行采集后由数据采集控制器进行信号分析处理，其中总温排架热电偶温度作为降温控制系统的温控目标。降温控制系统同时对其它温控点的温度信号进行监控，以便试验数据分析，并将影响风洞和设备安全的信号纳入安全联锁监控，将所有温度数据上传至风洞核心控制器。本发明具有测试精度较高、响应快，能够保证总温测试的均匀性，以及能够对关键节点进行检测的特点。

技术领域

本发明属于风洞测控技术领域，具体是一种连续式风洞降温系统的温度测量与数据采集系统。

背景技术

连续式风洞降温系统的一种实现形式为通过向风洞内喷注液氮/液氨等制冷剂，利用其气化潜热来实现风洞的降温运行。以喷液氮为例，降温系统由液氮储罐、泵、配气阀组、挤推阀组、供液阀组、集液环以及相关管路组成，其中液氮罐用于液氮的存储；液氮泵及气化器用于将液氮转化成气氮并存储于气瓶组中，作为挤推液氮的驱动气源和气控阀门的驱动气源；通过配气台将气瓶组的气源调节成所需要的高低压驱动气；液氮供给管路上的供液阀组，用于控制液氮管路的清洗、预冷、填充和输送；集液环用于安装液氮喷射电磁阀和喷嘴，同时用于液氮填充。在液氮输送及气氮制备管路、集液环、液氮喷射截面、洞体回路多处配置相应的温度传感器/变送器实施监控，在风洞稳定段配置总温排架，并以排架上温度测点反馈值作为风洞总温控制目标实施降温控制。相比普通连续式风洞，配置降温系统的连续式风洞对温度的测点位置、测试的精度和快速性以及均匀性均有不同的要求。

常规连续式风洞或风洞部段的温度测量和数据采集系统也采用温度传感器/变送器来进行温度测量，并通过数据采集系统实现数据采集分析，其测试精度较高，但并不能完全满足降温系统需求，主要表现在以下几个方面：

一是降温系统对测温装置的指标要求较高，首先是对温度响应的快速性和温度测量的准确性要求较高。降温运行时间较短，而液氮消耗量较大，同时喷液氮降温具有较大的风险，比如液氮不及时气化将导致洞体局部温度过低造成设备损坏，因此必须确保温度测点的快速、准确，以减少液氮消耗量，并降低风洞的低温运行风险。

二是降温系统对稳定段气流温度场的均匀性指标要求较高，稳定段气流温度作为降温系统的控制目标，若按照常规风洞温度测点布局方法，无法准确的表征气流温度的均匀性。因此，需要在稳定段总温排架迎气流截面上每隔较短的距离均匀的安装温度测点，且要求该测温装置的精度高、响应速度快、一致性好。

三是降温系统对温度测量设备的强度和测温范围要求较高，采用喷射液氮汽化吸热的降温方式时，液氮的温度较低，可达到-198℃，且低温下部分材料容易脆化，另外风洞除降温运行外还具备常规和增压等其它工况运行能力，常规运行时高马赫数下风洞内部分位置的气流温度较高，而测温设备安装完成后需长期固定在风洞洞体上，从而需承受高温到低温、常压到增压的反复过程，因此对测温设备的材质、强度和测温范围均有较高要求。

四是降温系统对温度测点的位置有特殊要求。常规风洞测温系统未对液氮喷注段洞壁的温度、液氮顺气流沿程主要关键点，如液氮输送管路、风洞换热器段等的温度进行监测，而上述测点温度的准确测量对降温系统的顺利实施具有重要作用。

在已知的公开文献和专利中尚未发现连续式风洞降温系统的温度测量和数据采集系统的描述。

发明内容

为解决现有技术不适于连续式风洞降温系统的不足，本发明提出了一种连续式风洞降温系统的温度测量和数据采集系统。