[发明专利]一种基于光纤点式传感器的空气动力学测试系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤点式传感器的空气动力学测试系统，包括光纤点式传感器和调解模块；光纤点式传感器用于检测测点处的空气参数变化量；调解模块内设置有测点处空气参数变化量与空气动力学参数之间的映射关系；调解模块根据映射关系将测点处的空气参数变化量转换为测点处的空气动力学参数。本发明还公开了一种基于光纤折射率传感器的空气动力学测试方法。本发明一种基于光纤点式传感器的空气动力学测试系统及方法，利用光纤点式传感器耐受极端环境、体积小、灵敏度高的优势；根据在不同空气流速下空气折射率或空气压力不同的特点，将光纤点式传感器直接固定在测试模型外侧对所需参数直接测量，提升测试效果。

技术领域

本发明涉及空气动力学领域，具体涉及一种基于光纤点式传感器的空气动力学测试系统及方法。

背景技术

空气动力学研究涉及民用汽车、火车、飞机以及国防等工业方面，可谓至关重要。空气动力学研究分为理论研究和实践研究，推动空气动力学的发展可以推动我国工业的进步。如何在空气动力学实践研究中准确获得测试模型各个位置所受力的参数（大小、方向等），需要一种高效、准确地测试方法。已知的测试方法中，多数采用电子类传感器和MEMS技术制作的光纤传感器与天平的相结合，且将天平放在在测试模型内部进行测试；或者采用非接触式方法进行测量，存在各种各样的弊端，如测试方式繁琐、非直接测量等。同时一类传感器只能对一种空气动力学参数进行测试，进行空气动力学试验时需要布设大量各种不同类型的传感器，传感器数量的增多既造成现场杂乱也会对测试产生干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的空气动力学参数测试时测试方式繁琐并容易对测试结果产生干扰，目的在于提供一种基于光纤点式传感器的空气动力学测试系统及方法，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于光纤点式传感器的空气动力学测试系统，包括光纤点式传感器和调解模块；

所述光纤点式传感器用于检测测点处的空气参数变化量；

所述调解模块内设置有测点处所述空气参数变化量与空气动力学参数之间的映射关系；所述调解模块根据所述映射关系将测点处的空气参数变化量转换为测点处的空气动力学参数。

本发明应用时，针对现有技术中的问题采用了光纤折射率传感器或光纤空腔压力传感器对绝大部分类型的传感器进行了替换。在使用时，根据所测空气动力学模型及测试需求，将折射率传感器或光纤空腔压力传感器贴合在测试模型外侧的测点处，然后将测试模型放置在测试环境中，开始测试后，开启调解模块；当模型外侧各个位置的空气状态发生改变，会引起周围空气折射率的变化或空气压力变化，折射率传感器或光纤空腔压力传感器可以测量到这种变化，此时调解模块将传感器测得的空气折射率信息或空气压力信息进行解调，根据测试数据将空气折射率信息或空气压力信息与测试所需物理量相对应，进一步可将这些信息转换为测试所需物理量。本发明利用全光纤折射率传感器或光纤空腔压力传感器耐受极端环境、体积小、灵敏度高的优势；根据在不同空气流速下空气折射率或空气压力不同的特点，将光纤折射率传感器或光纤空腔压力传感器直接固定在测试模型外侧对所需参数直接测量，提升测试效果，具有操作流程简单、测试效果好、测量方便等优点。

进一步的，所述调解模块还用于对所述映射关系进行标定；

当对所述映射关系进行标定时，向所述测点处通入测试气体；

连续改变所述测试气体的空气动力学参数，所述光纤点式传感器对所述测点处测试气体的空气参数变化量连续检测生成空气参数变化量数组；所述空气参数变化量数组对应于连续改变的所述测试气体的空气动力学参数；

将连续改变的所述测试气体的空气参数变化量数组与所述空气动力学参数进行拟合生成所述映射关系完成标定。