CN110095250B - 一种低速风洞天平支杆调零方法 - Google Patents

一种低速风洞天平支杆调零方法 Download PDF

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Abstract

一种低速风洞天平支杆调零方法，步骤为：在天平支杆上表面加工两条平行通光槽，将天平支杆、天平及模型依次装到变角机构的弯刀杆上，借助水平仪将天平支杆调整到基准零位，在风洞实验段洞壁外侧安装两处激光传感器，调整激光传感器位置，使激光光束从通光槽中穿过；激光光束穿过通光槽后会在对侧洞壁表面留下光斑，在光斑处安装反光片；记录下激光光束经反光片反射后的光电信号，将此时的光电信号作为天平支杆在基准零位时的标定基准；当第一次风洞测力实验结束后，并且在准备进行下一次实验前，重新通过变角机构调整天平支杆的安装角度，此时只需监控光电信号的变化，直到光电信号达到标定基准时，则说明天平支杆调零结束。

Description

一种低速风洞天平支杆调零方法
技术领域
本发明属于风洞实验技术领域，特别是涉及一种低速风洞天平支杆调零方法。
背景技术
风洞是一种能够人工产生和控制气流的管道试验设备，通过风洞可以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察相应的物理现象。
在风洞测力实验中，通常要把试验物体固定在风洞实验段的天平上，而风洞测力实验中的天平按工作原理的不同可分为机械天平、应变天平、压电天平及磁悬挂天平等，目前以应变天平的应用最为广泛，应变天平是基于非电量电测的原理来测量作用在模型上的空气动力和力矩分量，而在空气动力和力矩分量的作用下，应变天平产生相应的应变，同时应变天平上的应变片会将应变量变换成电阻增量，电阻增量再变换成电压输出。
因此，想要保证实验数据的准确性和精确性，必须先要保证天平支杆的调零精度，而传统的天平支杆调零方法存在明显缺陷，其是通过在传动齿轮处安装编码器的方式来实现调零的，但是，由于齿轮之间存在传动间隙，天平支杆的每次调零都会受到齿轮间传动间隙的影响，导致调零误差逐渐累积扩大，进而影响到风洞测力实验数据测量的准确性和精确性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低速风洞天平支杆调零方法，摒弃了传统的天平支杆调零方式，能够有效保证天平支杆每次调零的精度，进而保证风洞测力实验数据测量的准确性和精确性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种低速风洞天平支杆调零方法，包括如下步骤：
步骤一：在天平支杆的上表面加工两条水平向的凹槽，分别记为第一通光槽和第二通光槽，第一通光槽和第二通光槽相平行，且第一通光槽及第二通光槽与天平支杆轴线方向相垂直，第一通光槽与第二通光槽的槽宽及槽深均相等；
步骤二：先将加工有第一通光槽和第二通光槽的天平支杆一端固连到变角机构的弯刀杆上，再将天平固连到天平支杆的另一端，然后将测试用的模型安装到天平上；
步骤三：通过变角机构调整天平支杆的安装角度，利用水平仪实时检测天平支杆的安装角度，直到水平仪显示出天平支杆处于水平，此时天平支杆处于基准零位；
步骤四：在风洞实验段的洞壁外侧安装两处升降支架，分别记为第一升降支架和第二升降支架，在第一升降支架上安装有第一激光传感器，在第二升降支架上安装有第二激光传感器；
步骤五：调整第一升降支架和第一激光传感器的位置，使第一激光传感器发出的激光光束能够准确的从第一通光槽中穿过；同时，调整第二升降支架和第二激光传感器的位置，使第二激光传感器发出的激光光束能够准确的从第二通光槽中穿过；再有，第一激光传感器和第二激光传感器发出的激光光束的直径与第一通光槽和第二通光槽的槽宽相等；
步骤六：当第一激光传感器发出的激光光束穿过第一通光槽后会在对侧的洞壁表面留下一处光斑，此时在该光斑处安装第一反光片；同时，当第二激光传感器发出的激光光束穿过第二通光槽后会在对侧的洞壁表面留下另一处光斑，此时在该光斑处安装第二反光片；
步骤七：记录下第一激光传感器发出的激光光束经第一反光片反射后的光电信号，同时记录下第二激光传感器发出的激光光束经第二反光片的光电信号，并将此时的光电信号作为天平支杆在基准零位时的标定基准；
步骤八：当第一次风洞测力实验结束后，并且在准备进行下一次实验前，重新通过变角机构调整天平支杆的安装角度，此时只需监控光电信号的变化，直到光电信号达到标定基准时，则说明天平支杆调零结束。
本发明的有益效果：
本发明的低速风洞天平支杆调零方法，摒弃了传统的天平支杆调零方式，能够有效保证天平支杆每次调零的精度，进而保证风洞测力实验数据测量的准确性和精确性。
附图说明
图1为基于本发明的低速风洞天平支杆调零方法的风洞实验装置结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图中，1—天平支杆，2—第一通光槽，3—第二通光槽，4—变角机构，5—弯刀杆，6—模型，7—第一升降支架，8—第二升降支架，9—第一激光传感器，10—第二激光传感器，11—第一反光片，12—第二反光片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
一种低速风洞天平支杆调零方法，包括如下步骤：
步骤一：在天平支杆1的上表面加工两条水平向的凹槽，分别记为第一通光槽2和第二通光槽3，第一通光槽2和第二通光槽3相平行，且第一通光槽2及第二通光槽3与天平支杆1轴线方向相垂直，第一通光槽2与第二通光槽3的槽宽及槽深均相等；本实施例中，第一通光槽2和第二通光槽3的槽宽为0.1mm，槽深为0.5mm，第一通光槽2与第二通光槽3的间距为300mm；
步骤二：先将加工有第一通光槽2和第二通光槽3的天平支杆1一端固连到变角机构4的弯刀杆5上，再将天平固连到天平支杆1的另一端，然后将测试用的模型6安装到天平上；
步骤三：通过变角机构4调整天平支杆1的安装角度，利用水平仪实时检测天平支杆1的安装角度，直到水平仪显示出天平支杆1处于水平，此时天平支杆1处于基准零位；
步骤四：在风洞实验段的洞壁外侧安装两处升降支架，分别记为第一升降支架7和第二升降支架8，在第一升降支架7上安装有第一激光传感器9，在第二升降支架8上安装有第二激光传感器10；
步骤五：调整第一升降支架7和第一激光传感器9的位置，使第一激光传感器9发出的激光光束能够准确的从第一通光槽2中穿过；同时，调整第二升降支架8和第二激光传感器10的位置，使第二激光传感器10发出的激光光束能够准确的从第二通光槽3中穿过；再有，第一激光传感器9和第二激光传感器10发出的激光光束的直径与第一通光槽2和第二通光槽3的槽宽相等，即第一激光传感器9和第二激光传感器10发出的激光光束的直径均为0.1mm；
步骤六：当第一激光传感器9发出的激光光束穿过第一通光槽2后会在对侧的洞壁表面留下一处光斑，此时在该光斑处安装第一反光片11；同时，当第二激光传感器10发出的激光光束穿过第二通光槽3后会在对侧的洞壁表面留下另一处光斑，此时在该光斑处安装第二反光片12；
步骤七：记录下第一激光传感器9发出的激光光束经第一反光片11反射后的光电信号，同时记录下第二激光传感器10发出的激光光束经第二反光片12的光电信号，并将此时的光电信号作为天平支杆1在基准零位时的标定基准；
步骤八：按照图1、2所示的风洞实验装置开展第一次风洞测力实验，当第一次风洞测力实验结束后，并且在准备进行下一次实验前，重新通过变角机构4调整天平支杆1的安装角度，此时只需监控光电信号的变化，直到光电信号达到标定基准时，则说明天平支杆1调零结束。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (1)

1.一种低速风洞天平支杆调零方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：在天平支杆的上表面加工两条水平向的凹槽，分别记为第一通光槽和第二通光槽，第一通光槽和第二通光槽相平行，且第一通光槽及第二通光槽长度方向的中线与天平支杆轴线方向相垂直，第一通光槽与第二通光槽的槽宽及槽深均相等；
步骤二：先将加工有第一通光槽和第二通光槽的天平支杆一端固连到变角机构的弯刀杆上，再将天平固连到天平支杆的另一端，然后将测试用的模型安装到天平上；
步骤三：通过变角机构调整天平支杆的安装角度，利用水平仪实时检测天平支杆的安装角度，直到水平仪显示出天平支杆处于水平，此时天平支杆处于基准零位；
步骤四：在风洞实验段的洞壁外侧安装两处升降支架，分别记为第一升降支架和第二升降支架，在第一升降支架上安装有第一激光传感器，在第二升降支架上安装有第二激光传感器；
步骤五：调整第一升降支架和第一激光传感器的位置，使第一激光传感器发出的激光光束能够准确的从第一通光槽中穿过；同时，调整第二升降支架和第二激光传感器的位置，使第二激光传感器发出的激光光束能够准确的从第二通光槽中穿过；再有，第一激光传感器和第二激光传感器发出的激光光束的直径与第一通光槽和第二通光槽的槽宽相等；
步骤六：当第一激光传感器发出的激光光束穿过第一通光槽后会在对侧的洞壁表面留下一处光斑，此时在该光斑处安装第一反光片；同时，当第二激光传感器发出的激光光束穿过第二通光槽后会在对侧的洞壁表面留下另一处光斑，此时在该光斑处安装第二反光片；
步骤七：记录下第一激光传感器发出的激光光束经第一反光片反射后的光电信号，同时记录下第二激光传感器发出的激光光束经第二反光片的光电信号，并将此时的光电信号作为天平支杆在基准零位时的标定基准；
步骤八：当第一次风洞测力实验结束后，并且在准备进行下一次实验前，重新通过变角机构调整天平支杆的安装角度，此时只需监控光电信号的变化，直到光电信号达到标定基准时，则说明天平支杆调零结束。
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