[发明专利]一种低气压下风速标定系统

说明书

本发明公开了一种低气压风速标定系统，包括模拟容器及设置于所述模拟容器内的基准风速模块和待标定风速模块，以及设置于所述模拟容器外部的第一测量模块、第二测量模块和控制模块；基准风速模块包括基准风速传感器以及与其相连接的第一移动机构，控制模块控制所述第一移动机构带动基准风速传感器沿模拟容器径向移动，第一测量模块用于测量所述基准风速传感器的风速大小；待标定风速模块包括待标定风速传感器以及与其相连接的第二移动机构，控制模块控制所述第二移动机构带动所述待标定风速传感器沿自身轴旋转，第二测量模块用于测量所述待标定风速传感器的风速矢量。本申请结构简单、可靠性高，可满足低气压下中高风速的标定要求。

技术领域

本发明涉及航天器、航空器地面试验技术领域，特别涉及一种低气压风速标定系统。

背景技术

随着航空航天任务的多样化，行星探测、平流层是未来发展的方向之一，为了达到系统性能验证、模型修正、早期故障筛除等目的，需要对低气压环境进行模拟和测量，尤其是需要对风速进行精确测量、对风速传感器进行标定，而低气压下的基准风速传感器是制约低气压下风速传感器标定的关键难题之一。

目前在低气压下，工业用风速传感器均存在一些问题，热式风速仪使用基于对流换热的原理进行测量，在低气压下由于对流换热特性发生改变，无法作为基准源使用；超声传感器存在声速仅随温度变化的优点，但在低气压下存在换能器效率低下，超声信号衰减快等问题，难以直接应用，同时其体积较大，难以在有限的测试空间使用；基于动压的测量可以作为基准源，但其对压力测量的精度要求较高；流量计在常压下可以精确测量，但对测量压力具有要求，需要在设计时考虑其压力范围。

对于低气压下的风速标定问题，目前火星车试验中使用了基于旋转的风速标定系统，风速最大可达20m/s，NASA使用了类似的方案，但风速范围较低，部分文献中使用了闭式风洞的方案，但往往速度较低，在小猎犬项目中使用了开式风洞的方法，但存在操作复杂，依靠人员经验较严重等问题。即目前低气压下的风速标定方法，可以满足火星低层大气的压力模拟需求，但对于火星高层大气、平流层等中高风速气流则无法满足标定要求。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种低气压风速标定系统，目的为解决现有技术无法满足低气压下对中高风速的标定。

本发明提供了一种低气压风速标定系统，包括：

模拟容器及设置于所述模拟容器内的基准风速模块和待标定风速模块，以及设置于所述模拟容器外部的第一测量模块、第二测量模块和控制模块；

所述基准风速模块包括基准风速传感器以及与其相连接的第一移动机构，所述控制模块控制所述第一移动机构带动所述基准风速传感器沿所述模拟容器径向移动，所述第一测量模块用于测量所述基准风速传感器的风速大小；

所述待标定风速模块包括待标定风速传感器以及与其相连接的第二移动机构，所述控制模块控制所述第二移动机构带动所述待标定风速传感器沿自身轴旋转，所述第二测量模块用于测量所述待标定风速传感器的风速矢量。

进一步的，所述模拟容器内部还设有与所述模拟容器相连接的风场均匀装置，所述风场均匀装置包括导流渐缩段以及依次设置在所述导流渐缩段内部的导流盘和整流栅。

进一步的，所述基准风速模块和所述待标定风速模块均位于所述导流渐缩段的出口端。

进一步的，所述模拟容器上还设有容器法兰及设置在所述容器法兰上的气密电连接器，所述第一移动机构和所述第二移动机构分别通过所述气密电连接器与所述控制模块电连接，所述基准风速传感器通过所述气密电连接器与所述第一测量模块电连接，所述待标定风速传感器通过所述气密电连接器与所述第二测量模块电连接。

进一步的，所述基准风速传感器为皮托管，所述第一测量模块为微压传感器。

进一步的，所述待标定风速传感器为双线型热线风速仪。