[发明专利]一种快速响应压敏漆动态标定装置及标定方法

说明书

一种快速响应压敏漆动态标定装置及标定方法，涉及航空航天实验技术领域，包括射流振荡器，用于向涂有压敏漆的待测样片提供振荡射流；压力传感器，设于振荡射流的作用空间内，用于检测振荡射流的压力；激励光源，用于照射待测样片表面；采样设备，用于采集待测样片表面的光强度信号，激励光源的至少部分照射区域与采样设备的采样区域以及振荡射流的作用空间重合，激励光源或采样设备朝向射流振荡器的出口端，且激励光源的光轴垂直于采样设备的采样方向；处理器，用于根据压力传感器检测的压力和采样设备采集的光强度信号对快速响应压敏漆进行动态标定。

技术领域

本发明属于航空航天实验技术领域，更具体地，涉及一种快速响应压敏漆动态标定装置。

背景技术

在风洞和飞行器实验中，表面压力的定量测量是了解飞行器气动特性的重要方法。对于飞行器的设计，表面压力测量是一项不可或缺的内容，对理解流场的特性，分析飞机及各部件的气动特性是非常重要的，是飞行器设计的重要依据。压力分布测量提供了很多重要流动现象的关键信息，如激波形状、位置及流动分离等。另外，精确的压力数据在验证和确认湍流模型可靠性、计算流体力学程序和计算结果中起着关键的作用。

压力敏感涂料(Pressure Sensitive Paint，PSP)技术是一种基于发光氧猝灭的新光学表面压力测量方法，即将一种特殊的压力敏感涂料覆盖在模型表面上，利用一定波长的光照射后，涂料受激辐射发光，通过测定发射光强度场，可计算出相应的压力分布。为了满足新型飞行器和空气动力学发展的需要，快速响应PSP技术发展起来，该技术能满足非定常风洞试验和捕捉大面积压力脉动的需求，对激波位置、分离点位置、激波边界层干扰和捕捉飞行器动态气动特性等复杂现象的研究提供全局压力分布数据和流动显示图像。由于试验模型、涂料配方及制作工艺的区别，快速响应PSP的响应时间略有差异，且不同试验条件和工况适合的压敏涂料不同，因此，试验前需要对快速响应PSP进行动态校准和响应时间测量。PSP的响应时间一般通过动态校准系统来标定。理想的动态校准装置应该给出足够高频率下快速响应PSP得到的压力场信息，同时和标准测量值进行比对，给出信号对应频率的幅值和相位迟滞信息。具体研究内容和方法参考文献：向星居，熊红亮，袁明磊等，快响应PSP技术用于高超声速圆柱绕流的非定常压力测量，实验流体力学，2015,29(3):54-61。

常用的动态校准装置激波管，即通过破膜技术在几微秒内形成激波，产生较快的压力阶跃变化，然而激波管结构复杂，成本高，技术风险大，无法提供频响数据的相位迟滞和振幅衰减信息。另一种简单的动态校准方法采用电磁阀式动态标定装置，通过开关产生压力容器内部的压力阶跃测试PSP时间响应，但可靠性相对较低，受制于系统和电磁阀的开闭响应时间多在ms量级，无法满足更高频率的测量需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速响应压敏漆动态标定装置及标定方法，通过射流振荡器对待测样片提供振荡射流，采集待测样片上快速响应压敏漆的动态光强度信号转换成动态压力信号，并与振荡射流的动态压力值对比，以得到该快速响应压敏漆的动态响应特性。

为了实现上述目的，本发明提供一种快速响应压敏漆动态标定装置，包括：

射流振荡器，用于向涂有压敏漆的待测样片提供振荡射流；

压力传感器，设于所述振荡射流的作用空间内，用于检测所述振荡射流的压力；

激励光源，用于照射所述待测样片表面；

采样设备，用于采集所述待测样片表面的光强度信号或电压信号，所述激励光源的至少部分照射区域与所述采样设备的采样区域以及所述振荡射流的作用空间重合，所述激励光源或所述采样设备朝向所述射流振荡器的出口端，且所述激励光源的光轴垂直于所述采样设备的采样方向；

处理器，用于根据所述压力传感器检测的压力和所述采样设备采集的光强度信号对所述快速响应压敏漆进行动态标定。