CN105181235B - 等离子体压力显示膜片及其稳态标定系统和测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体压力显示膜片，以及其静态标定系统和利用其测量气体压力的系统。该等离子体压力显示膜片采用高频高压的交流电驱动，当布置在待测表面时，利用等离子体亮度与所处气压之间的一一对应关系，通过测量等离子体的亮度来获得气体压力。等离子体压力显示膜片结构简单、布置灵活，空间分辨率高，初步的研究表明也有较高的频响，适合高频的气动流场测量。

Description

等离子体压力显示膜片及其稳态标定系统和测量系统

技术领域

本发明涉及流体机械行业流场动态测量技术领域，尤其涉及一种用于飞机、燃气轮机和强三维性流场的等离子体压力显示膜片及其稳态标定系统，以及利用等离子体压力显示膜片进行表面压力测量的系统。

背景技术

随着气体动力学的迅速发展，对于流场精细结构的测量要求越来越高，尤其是飞机表面压力分布和叶轮机械内部叶片表面压力分布的测量引起了更多的关注。各种流场显示技术为气体动力学的发展起到了极大的推动作用，而目前常用的一些全流场测试技术如PIV等往往难以满足需求，以叶轮机械为例，为了研究叶片载荷，需要知道叶片表面详细的压力分布及其动态特性。然而PIV难以测量复杂表面的流动结构，而传统的热线、热膜以及一些动态压力传感器只能提供单点测量数据；油流法和压力敏感漆(PSP)或者温度敏感漆(TSP)等测量手段测量频响都比较低，最多只能达到千赫兹量级。而流体机械叶片表面压力非定常性对于研究其内部流动结构具有非常重要的意义，故针对当今空气动力学和叶轮机械气动热力学发展的战略需求，迫切需要超高频响(即频响达到1MHz)的表面压力测量技术和与其配套测量系统。这个级别的频响已经不能通过传统的压电陶瓷、热丝或热膜来实现，需要新原理和新方法。

简要回顾一下等离子测量技术的发展历程。早在1934年，Lindvall便提议将辉光放电应用于风速计。他利用直流辉光放电测量圆柱尾迹速度。1949年，加州理工学院的Mettler成功研制出一个噪音低的直流辉光放电风速计，并在1.6马赫数下试验成功。他还对空气气流辉光放电的定量理论进行了研究，发现风速计对温度并不敏感。在早期研制的辉光放电风速计中，Vrebalovich(1954)的直流和交流辉光放电设计是比较突出的。尤其直流设计随着时间的推移电极降解方面越优越。他利用直流驱动探针，可以测量马赫数从1.3到4的附面层，且具有700kHz载波频率。

由于等离子探针的想法非常超前，在经历了初期的研究之后渐渐被搁置下来，相关研究转到等离子体流动主动控制技术上。直到2000年之后，高超声速气动力学的发展、叶轮机械性能的需求又让人们开始对这项技术产生了浓厚的兴趣，开始重新审视它的优点，研究它的机理以及全新的应用。2005年前后，美国Univ.of Notre Dame的Matlis和Corke设计的等离子风速计由2MHz的AC交流电驱动，可以在高马赫数、高焓风洞试验中稳定工作，在马赫数为5时仍对质量通量的均值和脉动成分高度敏感，并实现了电脑自动控制。其具有极高的响应频率，且无须补偿，可以直接测量频率高达200kHz的可控记录扰动。原则上，在频率高达2MHz的实验测量中，是可以得到未补偿响应频率的载波频率的。风速计幅值调制的交流载波输出信号，信噪比要高于热线。

2010年，GE公司的Moeckel等人提出了在航空发动机上采用等离子传感器测量压气机失速信号的设想，并据此申请了专利。由于该传感器对温度不敏感且耐高温，因此可以用在其他发动机高温部件进行相关参数测量，如燃烧室或涡轮。

过去的研究表明，等离子体对空气参数的变化比较敏感，而且具有较高的响应频率。而本发明则采用了新的原理设计出用了测量压力的等离子体压力显示膜片，因而对应提出了新的结构和数据处理方式。

发明内容

(一)要解决的技术问题

综合考虑上述需求对流场表面压力测量所提出的新的要求，本发明的主要目的在于提供一种等离子体压力显示膜片及其稳态标定和利用该膜片进行压力测量的系统，以满足高焓高马赫数流动的测量，同时解决传统的表面压力显示技术频响不够高且成本较高的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种等离子体压力显示膜片，该等离子体压力显示膜片为层状结构，分为四层，包括裸露金属薄膜、绝缘膜片、掩埋金属薄膜和绝缘覆盖薄膜，其中：裸露金属薄膜采用导电金属制成，厚度为5-30微米，通过电镀或者粘贴的方式生成在绝缘膜片的正面，与连接等离子体激励器的地线相连接；绝缘膜片作为等离子压力显示膜片的基底材料，采用刚性(如石英、刚玉或者陶瓷)或者柔性(如聚酰亚胺，聚四氟乙烯等)材料制成，厚度为微米量级，作为阻挡介质隔开裸露金属薄膜与掩埋金属薄膜；掩埋金属薄膜采用导电金属制成，厚度为5-30微米，通过电镀的或者粘贴方式生成在绝缘膜片的背面，与连接等离子体激励器的高压线相连接；绝缘覆盖薄膜采用喷涂或者粘贴的方式在绝缘膜片的背面生成，可以为刚性(如石英、刚玉或者陶瓷)或者柔性(如聚酰亚胺，聚四氟乙烯等)材料，厚度为30微米左右。

上述方案中，所述裸露金属薄膜、绝缘膜片、掩埋金属薄膜和绝缘覆盖薄膜之间都是紧密结合，不存在任何间隙。

上述方案中，所述裸露金属薄膜和掩埋金属薄膜分布在绝缘膜片的两个表面，而且面积均不超过绝缘膜片；裸露金属薄膜的面积大于掩埋金属薄膜的面积；绝缘覆盖薄膜将掩埋金属薄膜完全覆盖住，同时面积不超过绝缘膜片。

上述方案中，所述裸露金属薄膜为线条连接的空心圆孔阵列，线条的宽度为3mm，圆孔的内径为1-2mm，圆孔的外径为8mm。

上述方案中，所述掩埋金属薄膜为线条连接的实心圆点阵列，线条的宽度为1mm，圆点的外径为6mm。

上述方案中，所述绝缘膜片和掩埋金属薄膜均为连续结构，厚度均匀，不存在任何孔。

上述方案中，所述裸露金属薄膜暴露于待测气流中，绝缘覆盖薄膜与待测表面直接接触。

上述方案中，所述等离子体压力显示膜片可以通过粘结的方式贴在待测表面上，也可以直接在待测表面上按照工艺生成此膜片。

为达到上述目的，本发明提供了一种对所述等离子体压力显示膜片进行静态标定的系统，该系统包括该系统包括等离子体激励器、电流探头、电压探头、高速示波器、高压线入口、地线出口、高压线、地线、压力气罐、等离子体压力显示膜片、安全阀、阀门、泵组、传感器接口、观察窗和相机，其中：等离子体激励器用于为等离子体压力显示膜片提供合适电压和频率的交流电，从而让裸露金属薄膜表面产生等离子体；电流探头用于地线中的电流放大后供高速示波器采集使用；电压探头用于将高压线的高电压衰减后供高速示波器采集使用；高速示波器用于采集并显示电压探头和电流探头传输的电信号；高压线入口和地线出口分别为高压线和地线提供接入压力气罐的通道，保证电气安全和气密性；等离子体压力显示膜片用于感受气体压力。安全阀可以在压力气罐内部压力过高的时候打开放气，从而保证压力气罐的安全；泵组通过阀门给压力气罐充气或者抽气，从而调节压力气罐内部的气体压力；传感器接口允许接入不同的传感器从而对压力气罐内部的气体参数进行测量；观察窗采用耐压玻璃，提供等离子体压力显示膜片发光射出压力气罐的光通路；相机用于拍摄等离子体压力显示膜片所发出的光。

上述方案中，所述等离子体激励器由能够产生标准波形的高压高频电源和能够调节电压和频率大小的控制器构成，该高压高频电源产生的标准波形为正弦波，电压范围为0-30KV，频率范围为10KHz-20KHz。

上述方案中，所述高压线和地线一端连接在等离子体激励器上，其中高压线中的电压值为标准波形电压，地线也同时接地，其电压值为0V，二者与等离子体压力显示膜片构成放电回路，地线与裸露金属薄膜相连接，高压线与掩埋金属薄膜相连接。

上述方案中，所述电压探头采用1000:1的比例将等离子体激励器的高电压值衰减为低电压供高速示波器采集；所述电流探头采用互感原理，将由等离子体激励器、高压线、地线和等离子体压力显示膜片构成的回路中的电流按照1:5或者1:10的比例放大，供高速示波器采集。

上述方案中，所述高速示波器至少有两个模拟信号输入通道，分别接入电压探头和电流探头的信号，这两个模拟信号输入通道的采集速率至少为1GS/s，带宽为300MHz。

上述方案中，其特征在于：相机为高速ICCD或EMCCD相机，能够拍摄到微弱的等离子体亮光，相机分辨率至少为1024×1204，16bit数据位，100kHz读出速度。

上述方案中，所述等离子体压力显示膜片与高压线及地线的连接采用激光焊接，当等离子体激励器启动时，在等离子体压力显示膜片在裸露金属薄膜表面产生等离子体。

利用等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统包括等离子体激励器、电流探头、电压探头、高速示波器、高压线、地线、等离子体压力显示膜片和相机，其中：等离子体激励器用于为等离子体压力显示膜片提供合适电压和频率的交流电，从而让裸露金属薄膜表面产生等离子体；电流探头用于地线中的电流放大后供高速示波器采集使用；电压探头用于将高压线的高电压衰减后供高速示波器采集使用；高速示波器用于采集并显示电压探头和电流探头传输的电信号；等离子体压力显示膜片用于感受气体压力。相机用于拍摄等离子体压力显示膜片所发出的光。

上述方案中，所述各个部件的参数配置和等离子体压力显示膜片静态标定的系统中部件一致。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所提供的等离子体压力显示膜片，与传统的压力漆等表面压力显示技术相比，具有更高的频响，频响能达到1MHz以上。

2、本发明所提供的等离子体压力显示膜片，采用介质阻挡放电的结构，利用气体压力和等离子体发光亮度之间的函数关系，建立“气压—亮度”曲线，从而利用ICCD相机或者EMCCD相机等光学测量设备测量等离子体亮度，从而获得气压值。原理可行性是该新型膜片实用性的基本保障。

3、本发明所提供的等离子体压力显示膜片，结构简单，没有运动部件，不容易损坏；布置灵活，厚度可以非常薄，能够贴在曲面上，同时具有非常高的空间分辨能力。

4、本发明所提供的等离子体压力显示膜片，产生的等离子体来自于流场内部气体，而不是外加的示踪粒子，从而不会对流场产生影响。

5、本发明所提供的等离子体压力显示膜片，可以在不同成分的气体中使用，而不仅限于空气环境。

6、本发明所提供的等离子体压力显示膜片的静态标定系统，能够提供绝对压力为0-1.1MPa之间的压力环境，能够承受最高100℃的气温，不仅仅为等离子体压力探针静态标定，也可以为其他需要稳定压力范围的实验提供压力环境。

附图说明

图1为依照本发明实施例的等离子体压力显示膜片的单元结构平面图；

图2为依照本发明实施例的等离子体压力显示膜片的单元结构侧视图；

图3为依照本发明实施例的等离子体压力显示膜片的整体结构平面图；

图4为依照本发明实施例的等离子体压力显示膜片的整体结构侧视图；

图5为依照本发明实施例的等离子体压力显示膜片静态标定系统的结构示意图；

图6为依照本发明实施例的利用等离子体压力显示膜片测量压力的系统的结构示意图；

图7为依照本发明实施例的单点等离子体压力显示膜片放电时电压和电流的波形。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，本发明提供的具体参数值无需严格遵守，而是在可接受的误差容限或设计约束内近似于所述值。

等离子体压力显示膜片的原理是：当给等离子体压力显示膜片施加以高压电激励时，膜片表面的空心圆圈中会产生等离子体，等离子体的亮度会随着所处环境气压的变化而变化。一般来说，在一定范围内，等离子的发光亮度会随着气压的增加而降低。因此在静态标定系统中，当用以产生等离子体的激励电压和频率不变的条件下，可以测量不同气压下等离子体的亮度值，从而建立起“气压—亮度”曲线。在测量未知气体压力的时候，只需要利用ICCD相机或者EMCCD相机采集待测表面上等离子体压力显示膜片上每个单元点的亮度值，即可根据“气压—亮度”特性曲线求得待测表面对应的气压值。

如果利用单点等离子体压力显示膜片进行压力测量时，也可以根据地线中的电流大小来进行测量。空气压力的变化会导致地线中电流大小的变化。单点等离子体压力显示膜片放电时电压和电流的波形如图7所示。电路中电流由容性电流和阻性电流组成，一般来说，当等离子体激励器的电压和频率都保持不变的时候，气体压力越大，地线中的阻性电流就越小。因此可以在静态标定系统中，当用以产生等离子体的激励电压和频率不变的条件下，在不同的气压力下利用高速示波器采集地线中的电流。进行数据处理时，利用滤波器将电流中的容性电流滤掉，从而建立起“气压—阻性电流”的特性曲线。在测量未知气体压力的时候，只需要利用高速示波器或者高速板卡采集连接单点等离子体压力显示膜片地线中的电流值，然后进行滤波，即可根据“气压—阻性电流”特性曲线求得待测表面对应的气压值。

如图1至图4所示，膜片可以看成是多个单元组成的阵列，取膜片上单个单元来分析。图3中，裸露金属薄膜301为圆圈形，掩埋金属薄膜303为圆点形。金属薄膜作为电极，分别与等离子体激励器的高压线和地线相连接。裸露金属薄膜301和掩埋金属薄膜303分别布置在绝缘膜片302的正面和背面，可以采用电镀生成或者粘贴固定的方式与绝缘膜片302相连接。为了防止漏电，在掩埋金属薄膜303的表面再覆盖一层绝缘覆盖薄膜304，其面积大于掩埋金属薄膜303但是略小于绝缘膜片302。测量时，裸露金属薄膜301暴露在气体中，感受环境的压力；当高压高频的交流电作用在金属电极上时，在裸露金属薄膜301的空心圆圈处产生等离子体；等离子体的亮度受到薄膜所处环境气体压力的影响，并且其“气压—亮度”关系是单调的，存在一一对应关系。利用ICCD相机或者EMCCD相机采集等离子体的亮度值，进行图像处理和分析之后，便可以得到薄膜表面所处的气体压力值。

图1中，本发明实施例提供的等离子体压力显示膜片为层状结构，包括裸露金属薄膜101、绝缘膜片102、掩埋金属薄膜103和绝缘覆盖薄膜104共四层，其中，裸露金属薄膜101设置于绝缘膜片102的正面，掩埋金属薄膜103设置于绝缘膜片102的背面，绝缘覆盖薄膜104覆盖于绝缘膜片102背面的掩埋金属薄膜103之上。

图1中，裸露金属薄膜101采用导电金属制成，厚度为5-30微米，通过电镀或者粘贴的方式生成在绝缘膜片102的正面；绝缘膜片102作为等离子压力显示膜片的基底材料，采用刚性或者柔性材料制成，厚度为微米量级，作为阻挡介质隔开裸露金属薄膜101与掩埋金属薄膜103；掩埋金属薄膜103采用导电金属制成，厚度为5-30微米，通过电镀的或者粘贴方式生成在绝缘膜片102的背面；绝缘覆盖薄膜104采用喷涂或者粘贴的方式在绝缘膜片102的背面生成，采用刚性或柔性材料制成，厚度为30微米左右，其中刚性材料可以为石英、刚玉或陶瓷等，柔性材料可以为聚酰亚胺或聚四氟乙烯等。

图1中，裸露金属薄膜101、绝缘膜片102、掩埋金属薄膜103和绝缘覆盖薄膜104之间都是紧密结合，不存在任何间隙。裸露金属薄膜101和掩埋金属薄膜103分布在绝缘膜片102的两个表面，而且面积均不超过绝缘膜片102；裸露金属薄膜101的外径大于掩埋金属薄膜103的外径；绝缘覆盖薄膜104将掩埋金属薄膜103完全覆盖住，同时面积不超过绝缘膜片102。

在一优选实施例中，裸露金属薄膜101为线条连接的空心圆孔阵列，线条的宽度为3mm，圆孔的内径为1-2mm，圆孔的外径为8mm。掩埋金属薄膜103为线条连接的实心圆点阵列，线条的宽度为1mm，圆点的外径为6mm。绝缘膜片102和掩埋金属薄膜103均为连续结构，厚度均匀，不存在任何孔。裸露金属薄膜101暴露于待测气流中，绝缘覆盖薄膜104与待测表面直接紧密结合。该等离子体压力显示膜片是通过粘结的方式贴在待测表面上，或者是直接在待测表面上制作该等离子体压力显示膜膜片。

等离子体压力显示膜片在使用前，要先进行静态标定，即通过测量给定压力值下，膜片等离子体发光亮度的数值，从而做出“气压—亮度”曲线。本发明提供了一种对所述等离子体压力显示膜片进行静态标定的系统，如图5所示。该系统包括等离子体激励器501、电流探头502、电压探头503、高速示波器504、高压线入口505、地线出口506、高压线507、地线508、压力气罐509、等离子体压力显示膜片510、安全阀511、阀门512、泵组513、传感器接口514、观察窗515和相机516，其中：等离子体压力显示膜片510设置于压力气罐509内，用于感受气体压力；等离子体压力显示膜片510中的裸露金属薄膜101依次通过地线508和地线出口506连接于等离子体激励器501，等离子体压力显示膜片510中的掩埋金属薄膜103依次通过高压线507和高压线入口505连接于等离子体激励器501；等离子体激励器501，用于为等离子体压力显示膜片510提供合适电压和频率的交流电，从而使等离子体压力显示膜片510中的裸露金属薄膜101表面产生等离子体；电流探头502，连接于高速示波器504与地线出口506之间，用于将地线508中的电流放大后供高速示波器504采集；电压探头503，连接于高速示波器504与高压线入口505之间，用于将高压线507的高电压衰减后供高速示波器504采集；高速示波器504，用于采集并显示电压探头503和电流探头502传输的电信号；高压线入口505和地线出口506分别为高压线507和地线508提供接入压力气罐509的通道，保证电气安全和气密性；安全阀511设置于压力气罐509顶部，用于在压力气罐509内部压力过高时打开放气，从而保证压力气罐509的安全；泵组513通过阀门512给压力气罐509充气或者抽气，从而调节压力气罐509内部的气体压力；传感器接口514允许不同的传感器接入压力气罐509，从而对压力气罐509内部的气体参数进行测量；观察窗515采用耐压玻璃，提供等离子体压力显示膜片510发光射出压力气罐509的光通路；相机516用于拍摄等离子体压力显示膜片510所发出的光。

等离子体激励器501由能够产生标准波形的高压高频电源和能够调节电压和频率大小的控制器构成，该高压高频电源产生的标准波形为正弦波，电压范围为0-30kV，频率范围为10kHz-20kHz。高压线507中的电压值为标准波形电压，地线508也同时接地，其电压值为0V，二者与等离子体压力显示膜片510构成放电回路。电压探头503采用1000:1的比例将等离子体激励器501的高电压值衰减为低电压供高速示波器504采集；所述电流探头502采用互感原理，将由等离子体激励器501、高压线507、地线508和等离子体压力显示膜片510构成的回路中的电流按照1:5或者1:10的比例放大，供高速示波器504采集。高速示波器504至少有两个模拟信号输入通道，分别接入电压探头503和电流探头504的信号，这两个模拟信号输入通道的采集速率至少为1GS/s，带宽为300MHz。等离子体压力显示膜片510与高压线507及地线508的连接采用激光焊接，当等离子体激励器501启动时，在等离子体压力显示膜片510在裸露金属薄膜101表面产生等离子体。。相机516为高速ICCD或者EMCCD相机，能够拍摄到微弱的等离子体亮光，其分辨率至少为1024×1204，16bit数据位，100kHz读出速度。

图6示出了依照对本发明提供的等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统的结构示意图，该系统包括等离子体激励器601、电流探头602、电压探头603、高速示波器604、高压线605、地线606、等离子体压力显示膜片607和相机608，其中：等离子体压力显示膜片607用于感受气体压力，等离子体压力显示膜片607中的裸露金属薄膜101通过地线606连接于等离子体激励器601，等离子体压力显示膜片607中的掩埋金属薄膜103通过高压线605连接于等离子体激励器601；等离子体激励器601，用于为等离子体压力显示膜片607提供合适电压和频率的交流电，从而使等离子体压力显示膜片607中的裸露金属薄膜101表面产生等离子体；电流探头602，连接于高速示波器604与地线606之间，用于将地线606中的电流放大后供高速示波器604采集使用；电压探头603，连接于高速示波器604与高压线605之间，用于将高压线605的高电压衰减后供高速示波器采集604使用；高速示波器604，用于采集并显示电压探头603和电流探头602传输的电信号；相机608，用于拍摄等离子体压力显示膜片607所发出的光。通过采集的亮度数据，根据“气压—亮度”曲线，即可求得气压的数值。

图6中，等离子体激励器601由能够产生标准波形的高压高频电源和能够调节电压和频率大小的控制器构成，该高压高频电源产生的标准波形为正弦波，电压范围为0-30kV，频率范围为10kHz-20kHz。高压线605中的电压值为标准波形电压，地线606也同时接地，其电压值为0V，二者与等离子体压力显示膜片607构成放电回路。电压探头603采用1000:1的比例将等离子体激励器601的高电压值衰减为低电压供高速示波器604采集；所述电流探头602采用互感原理，将由等离子体激励器601、高压线605、地线606和等离子体压力显示膜片607构成的回路中的电流按照1:5或者1:10的比例放大，供高速示波器604采集。高速示波器604至少有两个模拟信号输入通道，分别接入电压探头603和电流探头602的信号，这两个模拟信号输入通道的采集速率至少为1GS/s，带宽为300MHz。相机608为高速ICCD或EMCCD相机，能够拍摄到微弱的等离子体亮光，相机分辨率至少为1024×1204，16bit数据位，100kHz读出速度。等离子体压力显示膜片607与高压线605及地线606的连接采用激光焊接，当等离子体激励器601启动时，在等离子体压力显示膜片607在裸露金属薄膜101表面产生等离子体。

以上各个组成部分的参数配置与等离子体压力显示膜片静态标定系统中相同。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种等离子体压力显示膜片，其特征在于，该等离子体压力显示膜片为层状结构，包括裸露金属薄膜(101)、绝缘膜片(102)、掩埋金属薄膜(103)和绝缘覆盖薄膜(104)共四层，其中，裸露金属薄膜(101)设置于绝缘膜片(102)的正面，掩埋金属薄膜(103)设置于绝缘膜片(102)的背面，绝缘覆盖薄膜(104)覆盖于绝缘膜片(102)背面的掩埋金属薄膜(103)之上；

其中，所述裸露金属薄膜(101)为空心圆孔阵列，所述掩埋金属薄膜(103)为实心圆点阵列，裸露金属薄膜(101)和掩埋金属薄膜(103)分布在绝缘膜片(102)的两个表面，且上下相对布置。

2.根据权利要求1所述的等离子体压力显示膜片，其特征在于，

所述裸露金属薄膜(101)采用导电金属制成，厚度为5-30微米，通过电镀或者粘贴的方式生成在绝缘膜片(102)的正面；

所述绝缘膜片(102)作为等离子压力显示膜片的基底材料，采用刚性或者柔性材料制成，厚度为微米量级，作为阻挡介质隔开裸露金属薄膜(101)与掩埋金属薄膜(103)；

所述掩埋金属薄膜(103)采用导电金属制成，厚度为5-30微米，通过电镀的或者粘贴方式生成在绝缘膜片(102)的背面；

所述绝缘覆盖薄膜(104)采用喷涂或者粘贴的方式在绝缘膜片(102)的背面生成，采用刚性或柔性材料制成，厚度为30微米；

其中，刚性材料至少为石英、刚玉或陶瓷，柔性材料至少为聚酰亚胺或聚四氟乙烯。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体压力显示膜片，其特征在于，裸露金属薄膜(101)、绝缘膜片(102)、掩埋金属薄膜(103)和绝缘覆盖薄膜(104)之间都是紧密结合，不存在任何间隙。

4.根据权利要求1或2所述的等离子体压力显示膜片，其特征在于，所述裸露金属薄膜(101)和掩埋金属薄膜(103)分布在绝缘膜片(102)的两个表面，面积均不超过绝缘膜片(102)；裸露金属薄膜(101)的面积大于掩埋金属薄膜(103)的面积；绝缘覆盖薄膜(104)将掩埋金属薄膜(103)完全覆盖住，同时面积不超过绝缘膜片(102)。

5.根据权利要求1或2所述的等离子体压力显示膜片，其特征在于，所述裸露金属薄膜(101)为线条连接的空心圆孔阵列，线条的宽度为3mm，圆孔的内径为1-2mm，圆孔的外径为8mm。

6.根据权利要求1或2所述的等离子体压力显示膜片，其特征在于，所述掩埋金属薄膜(103)为线条连接的实心圆点阵列，线条的宽度为1mm，圆点的外径为6mm。

7.根据权利要求1或2所述的等离子体压力显示膜片，其特征在于，所述绝缘膜片(102)和掩埋金属薄膜(103)均为连续结构，厚度均匀，不存在任何孔。

8.根据权利要求1所述的等离子体压力显示膜片，其特征在于，所述裸露金属薄膜(101)暴露于待测气流中，绝缘覆盖薄膜(104)与待测表面直接紧密结合。

9.根据权利要求8所述的等离子体压力显示膜片，其特征在于，该等离子体压力显示膜片是通过粘结的方式贴在待测表面上，或者是直接在待测表面上制作该等离子体压力显示膜膜片。

10.一种对权利要求1至9中任一项所述的等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统，其特征在于，该系统包括等离子体激励器(601)、电流探头(602)、电压探头(603)、高速示波器(604)、高压线(605)、地线(606)、等离子体压力显示膜片(607)和相机(608)，其中：

等离子体压力显示膜片(607)用于感受气体压力，等离子体压力显示膜片(607)中的裸露金属薄膜(101)通过地线(606)连接于等离子体激励器(601)，等离子体压力显示膜片(607)中的掩埋金属薄膜(103)通过高压线(605)连接于等离子体激励器(601)；

等离子体激励器(601)，用于为等离子体压力显示膜片(607)提供合适电压和频率的交流电，从而使等离子体压力显示膜片(607)中的裸露金属薄膜(101)表面产生等离子体；

电流探头(602)，连接于高速示波器(604)与地线(606)之间，用于将地线(606)中的电流放大后供高速示波器(604)采集使用；

电压探头(603)，连接于高速示波器(604)与高压线(605)之间，用于将高压线(605)的高电压衰减后供高速示波器采集(604)使用；

高速示波器(604)，用于采集并显示电压探头(603)和电流探头(602)传输的电信号；

相机(608)，用于拍摄等离子体压力显示膜片(607)所发出的光。

11.根据权利要求10所述的对等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统，其特征在于，所述等离子体激励器(601)由能够产生标准波形的高压高频电源和能够调节电压和频率大小的控制器构成，该高压高频电源产生的标准波形为正弦波，电压范围为0-30kV，频率范围为10kHz-20kHz。

12.根据权利要求10所述的对等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统，其特征在于，所述高压线(605)中的电压值为标准波形电压，地线(606)也同时接地，其电压值为0V，二者与等离子体压力显示膜片(607)构成放电回路。

13.根据权利要求10所述的对等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统，其特征在于，所述电压探头(603)采用1000∶1的比例将等离子体激励器(601)的高电压值衰减为低电压供高速示波器(604)采集；所述电流探头(602)采用互感原理，将由等离子体激励器(601)、高压线(605)、地线(606)和等离子体压力显示膜片(607)构成的回路中的电流按照1∶5或者1∶10的比例放大，供高速示波器(604)采集。

14.根据权利要求10所述的对等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统，其特征在于，所述高速示波器(604)至少有两个模拟信号输入通道，分别接入电压探头(603)和电流探头(602)的信号，这两个模拟信号输入通道的采集速率至少为1GS/s，带宽为300MHz。

15.根据权利要求10所述的对等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统，其特征在于，所述相机(608)为高速ICCD或EMCCD相机，能够拍摄到微弱的等离子体亮光，相机分辨率至少为1024×1204，16bit数据位，100kHz读出速度。

16.根据权利要求10所述的对等离子体压力显示膜片进行压力测量的系统，其特征在于，所述等离子体压力显示膜片(607)与高压线(605)及地线(606)的连接采用激光焊接，当等离子体激励器(601)启动时，在等离子体压力显示膜片(607)在裸露金属薄膜(101)表面产生等离子体。