[发明专利]高超声速溢流液膜冷却膜厚测量实验系统及数据处理方法

摘要

本发明提供一种高超声速溢流液膜冷却膜厚测量实验系统及数据处理方法，该实验系统包括对溢流液膜厚度进行测量的检测装置，和用于对检测装置所使用的电导探头响应特性进行标定的标定装置，以及与实验模型的溢流孔相连，用于将冷却剂注入到模型表面形成液膜的注入装置。本发明的标定装置可以通过调节块实现任意液膜厚度调节，检测装置能够实现不同厚度液膜的测量，而注入装置可以保证储液器中的冷却剂以溢流而不是射流方式流出。本发明的数据处理方法能够根据激励信号的峰谷值精确计算出当前液膜的厚度。

主权项

1.高超声速溢流液膜冷却膜厚测量实验系统，其特征在于，包括：检测装置，对溢流液膜厚度进行测量，包括：激励源，包括产生电导探头所需激励信号的信号发生单元，和控制激励信号频率的频率选择单元，以及控制激励信号类型的波形选择单元；激励信号扩展单元，接受所述激励源的激励信号，并产生频率、相位、幅值完全相同的激励信号进行输出；测量回路，接收所述激励信号扩展单元输出的激励信号，再将测量结果输出，包括电导探头和与电导探头相联的自平衡电桥；空载回路，利用自平衡电桥接收所述激励信号扩展单元输出的激励信号,其输出信号为测量过程中的电磁干扰信号；差分放大单元，包括同相比例放大器和差分比例放大器，接收所述测量回路和空载回路的信号并经过放大和差分处理后扣除电磁干扰信号；调零单元，用于控制差分放大单元的放大倍数，以消除电子元器件参数差异带来的影响，并且在调节液膜厚度为零时使输出信号幅值为零；数据采集单元，采集所述差分放大单元中符合指定要求的输出信号；数据处理单元：用于接收所述数据采集单元的输出信号并检测输出信号的峰谷值，根据峰谷值得到液膜厚度；标定装置，用于对电导探头的响应特性进行标定，包括：基座；测量架，安装在所述基座上，为U形且开口朝向水平方向；水槽，水平安装在所述测量架的下支座上，带有容纳液体的凹槽，在底部设置有安装所述电导探头的通孔；螺旋测微杆，安装在所述测量架的上支座上且与所述水槽垂直；调节块，安装在所述螺旋测微杆靠近所述水槽的一端且与所述水槽平行；注入装置，与实验模型的溢流孔相连，用于将冷却剂注入到模型表面形成液膜，包括：储液器，用于存储冷却剂；高压气源，用于推动所述储液器内的冷却剂输出；调压单元，安装在所述高压气源上，用于控制所述高压气源输入至所述储液器内的高压气体压力；电磁阀，安装在所述储液器的输液管路上，用于精确控制冷却剂注入时间；截止阀，安装在输液管路上所述电磁阀的下游，用于截止输液管路的通断；控制器，用于控制所述电磁阀的开启与关闭；流量调节单元，用于控制冷却剂的流量。