[发明专利]一种流体壁面剪应力测试仪的浮动调理采集单元

说明书

本发明涉及一种流体壁面剪应力测试仪的浮动调理采集单元，包括：浮动输出电压调整模块，用于对浮动式传感器的输出电压进行调整；数据处理模块，连接所述浮动输出电压调整模块，用于采集调整后的所述输出电压并接受交流激励信号；浮动激励模块，连接所述数据处理模块，用于为所述浮动式传感器提供所述交流激励信号。本发明的流体壁面剪应力测试仪的浮动调理采集模块能够为浮动式传感器提供交流激励信号，并对浮动式传感器的输出电压进行滤波、鉴相、偏置调整以及放大，使得本发明的流体壁面剪应力测试仪的适应性强，响应时间短，能够实现对剪应力分布情况的精确测量。

技术领域

本发明属于流体壁面剪应力测量技术领域，具体涉及一种流体壁面剪应力测试仪的浮动调理采集单元。

背景技术

随着现代实验流体力学测量技术的不断发展，流体壁面剪应力的新型测量技术得到了越来越多的关注。流体壁面剪应力的测量手段的提高对于飞行器、航行器的设计、测试具有重要意义：精确的测量剪应力可以评估飞行器巡航过程中的摩擦阻力，这对飞行器的结构设计、优化、增升减阻、提高飞行器的性能具有重要的作用。美国空军、海军高度重视壁面剪应力的精确测量技术，以期达到减小能量损耗、降低噪声、提高巡航速度和机动性的目的。此外，壁面剪应力的测量也是主动流动控制技术的基础，当飞行器表面流体发生分离时，分离点处的剪应力值为最小，流动分离可导致飞行器“失速”，更严重的则会导致空难，通过剪应力传感器可以直观的检测到流动分离，从而为流动控制提供依据，以防止或抑制流动分离的发生。因此微剪应力传感器对于监测飞行器周围流体的运动状态，判断是否发生分离，维护飞行器的安全飞行也具有十分重要的作用。

剪应力的测量分为间接测量和直接测量两种方式，间接测量主要通过测量近壁面处的压力梯度、速度梯度、热交换以及其他参数建立与剪应力的关系；直接测量时所用到的传感器一般都具有浮动单元，剪应力作用于浮动单元，浮动单元的位移与剪应力的大小成比例。

但是，现有的流体壁面剪应力测试仪的浮动式传感器的测量原理是将流体流经器件表面产生的剪应力直接转化为差动电容输出的电压信号，这种测量方式只能用于粗略测量剪应力分布情况，难以满足流体壁面剪应力精确测量要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种流体壁面剪应力测试仪的浮动调理采集单元。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种流体壁面剪应力测试仪的浮动调理采集单元，包括：

浮动输出电压调整模块，用于对浮动式传感器的输出电压进行调整；

数据处理模块，连接所述浮动输出电压调整模块，用于采集调整后的所述输出电压并接受交流激励信号；

浮动激励模块，连接所述数据处理模块，用于为所述浮动式传感器提供所述交流激励信号。

在本发明的一个实施例中，所述数据处理模块为现场可编程门阵列。

在本发明的一个实施例中，所述浮动输出电压调整模块包括模数转换器、放大模块、偏置信号产生模块、鉴相模块、带通滤波器，其中，所述模数转换器、所述放大模块、所述偏置信号产生模块、所述鉴相模块和所述带通滤波器依次连接。

在本发明的一个实施例中，所述偏置信号产生模块包括前级放大电路、相位基准产生电路、鉴相器电路和低通滤波电路，其中，所述前级放大电路和所述相位基准产生电路分别与所述鉴相器电路连接，所述鉴相器电路与所述低通滤波电路连接。

本发明的一个实施例中，所述浮动输出电压调整模块还包括鉴相前级放大模块，所述鉴相前级放大模块连接于所述鉴相模块和所述带通滤波器之间。

本发明的一个实施例中，所述数据处理模块还分别连接至所述放大模块和所述偏置信号产生模块。