[发明专利]空气阻力测试天平

说明书

本公开提供一种空气阻力测试天平，包括：2N个双孔梁传感器，以及上板；2N个双孔梁传感器配置在上板的下方，并与上板固定连接；每个双孔梁传感器包括梁部、上孔和下孔，上孔和下孔沿梁部的纵向配置，上孔配置在梁部的上部，下孔配置在梁部的下部。

技术领域

本公开涉及一种测量装置，尤其涉及一种空气阻力测试天平。

背景技术

在测量平板摩擦力的装置中，一般将试件放置于与风洞管道平齐的 有气流流动的风洞中，利用应变片测得试件的应变从而测得试件表面的 摩擦力。一般的阻力天平是如图1所示的这种单支点的应变阻力天平。 但是，这种天平在测得试件的表面的摩擦力的同时还会测得压差力以及 压差力的力矩。而压差力在z方向上是不均匀的，所以其力臂是随着整 个z方向变化的。同时，还存在着沿z方向的力产生的力矩。这么多的 力使力的测量增加了难度，特别是压差力的力矩不明确和存在z向的力 矩产生的应变。下式为单支点天平受力表达式:

发明内容

为了解决上述技术问题，测量沿流向的阻力，本公开设计了双孔梁 式的测力传感器，可以利用双孔梁的结构特点消除z向的力矩和由于压 差力力臂不确定带来的测量不确定性，从而使传感器只测量到沿流向的 力，从而增加天平的精确性。本公开的空气阻力测试天平通过以下技术 方案实现。

一方面，本公开提供一种空气阻力测试天平，包括：2N个双孔梁 传感器，以及上板；N为正整数；

2N个所述双孔梁传感器配置在上板的下方，并与上板固定连接；

每个所述双孔梁传感器包括梁部、上孔和下孔，所述上孔和所述 下孔沿所述梁部的纵向配置，所述上孔配置在所述梁部的上部，所述 下孔配置在所述梁部的下部。

根据本公开的至少一个实施方式，所述双孔梁传感器还包括第一 应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片；所述第一应变片和 所述第三应变片配置在所述梁部的下部外侧，所述第一应变片和所述 第三应变片关于所述下孔对称配置；所述第二应变片和所述第四应变 片配置在所述梁部的上部外侧，所述第二应变片和所述第四应变片关 于所述上孔对称配置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述梁部为长方体形状。

根据本公开的至少一个实施方式，所述上孔和所述下孔均为圆形 孔。

根据本公开的至少一个实施方式，所述梁部的上端与所述上板固 定连接。

根据本公开的至少一个实施方式，2N个所述双孔梁传感器呈矩形 分布在所述上板的下方。

根据本公开的至少一个实施方式，所述上板为矩形平板，2N个所 述双孔梁传感器分别配置在靠近所述矩形平板的四角的位置。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括下板，所述下板用于将 2N个所述双孔梁传感器的梁部的下部固定。

根据本公开的至少一个实施方式，每个所述双孔梁传感器的上孔 和下孔沿所述梁部的纵向连通。

另一方面，本公开提供一种使用上述的空气阻力测试天平对所述 上板的上表面的摩擦力进行测量的方法，包括以下步骤，

1)对所述上板进行原始受力分析，上板原始受力为：切向摩擦力 F_τ，力臂未知的压差力F(Z)_Δp和z方向的力F_p；

2)对步骤1)中的上板的原始受力进行简化，将整个流向上所述上 板受到的总的力大小平移到上板的底部，简化为：整个流向上所述上板 受到的总的力大小平移到上板底部后受到的力的大小F，力的平移引起的 力偶矩M，以及z方向的重力G；