CN110702367B - 高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置。该装置包括位于上方的与高超声速风洞的尾支撑装置连接的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅰ，和位于下方的与高超声速风洞的腹支撑装置连接的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅱ；测量装置Ⅰ包括上面级模型，上面级模型的下部开槽，槽内安装有LED光源阵列Ⅰ和光学探头阵列Ⅰ，槽上覆盖有光学玻璃窗口Ⅰ；光学探头阵列Ⅰ依次连接导光臂和科学级CCD相机，科学级CCD相机采集的数据信号传输至计算机处理。测量装置Ⅱ与测量装置Ⅰ结构相同。测量面上涂覆有压敏漆。该装置结构简单，安装方便，有效解决了有遮挡情况下并联式两级分离模型的大面积压力测量问题。
Description
技术领域
本发明属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及一种高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置。
背景技术
压敏漆PSP(Pressure Sensitive Paint)技术是国际上80年代以来开发的非接触、全流域压力测量新方法，可用于飞行器模型表面的连续压力测量。目前压敏漆测量方法相对成熟，但针对有遮挡情况下的测量还存在较大困难。对于并联式两级分离飞行器而言，该类飞行器在分离过程中，上下两级之间形成上下相互遮挡。由于两级相互遮挡，常规光源和相机布设无法使光路到达测量面。传统的压敏漆测量主要用于简单的单个模型，或串联的多级模型，一般不存在被遮挡或互相遮挡的问题，从模型上方或侧面总能找到合适角度布置光源和相机，获得试验模型表面发光强度分布图像。但对于并联式两级模型，模型之间或模型各部件之间会有相互遮挡，对于两级之间被遮挡的测量面的压力测量，则存在无法直接使用传统的光源和相机布置方式，因为无论从哪个角度打光、拍摄均会因遮挡使光线无法到达，也使得相机无法拍摄到被遮挡区域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置。
本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置，其特点是：所述的测量装置包括位于上方的与高超声速风洞的尾支撑装置连接的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅰ，和位于下方的与高超声速风洞的腹支撑装置连接的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅱ；所述的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅰ包括上面级模型，上面级模型的下部开槽，槽内安装有LED光源阵列Ⅰ和光学探头阵列Ⅰ，槽上覆盖有光学玻璃窗口Ⅰ；所述的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅱ包括下面级模型，下面级模型的上部开槽，槽内安装有LED光源阵列Ⅱ和光学探头阵列Ⅱ，槽上覆盖有金属盖板Ⅱ，金属盖板Ⅱ的上表面设置有与光学玻璃窗口Ⅰ对应的测量面Ⅱ；所述的光学探头阵列Ⅰ连接导光臂Ⅰ，导光臂Ⅰ与外置的科学级CCD相机连接，科学级CCD相机采集的数据信号传输至计算机处理；
所述的光学玻璃窗口Ⅰ替换为金属盖板Ⅰ，金属盖板Ⅰ的下表面设置有与光学玻璃窗口Ⅱ对应的测量面Ⅰ；同时，所述的金属盖板Ⅱ替换为光学玻璃窗口Ⅱ，光学探头阵列Ⅱ连接导光臂Ⅱ，导光臂Ⅱ与外置的科学级CCD相机连接，科学级CCD相机采集的数据信号传输至计算机处理；
所述的测量面Ⅰ和测量面Ⅱ上均涂覆有压敏漆。
如果，所述的LED光源阵列Ⅰ和LED光源阵列Ⅱ中的LED光源发射紫外光，则光学玻璃窗口Ⅰ和光学玻璃窗口Ⅱ为石英光学玻璃窗口，石英光学玻璃窗口的紫外光透过率大于等于70％。
如果，所述的LED光源阵列Ⅰ和LED光源阵列Ⅱ中的LED光源发射可见光，则光学玻璃窗口Ⅰ和光学玻璃窗口Ⅱ为有机玻璃窗口。
所述的光学玻璃窗口Ⅰ和光学玻璃窗口Ⅱ采用粘接和金属边条螺钉压紧相结合的方式固定。
所述的LED光源阵列Ⅰ和光学探头阵列Ⅰ交叉排列，所述的LED光源阵列Ⅱ和光学探头阵列Ⅱ交叉排列。
所述的测量面Ⅰ和测量面Ⅱ上均可开有测压孔。
所述的导光臂Ⅰ和导光臂Ⅱ均可替换为光学纤维。
本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置中的光学玻璃窗口Ⅰ和光学玻璃窗口Ⅱ厚度均匀，采集图像基本无畸变。
本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置中的测压孔作为检测点或校准点，采用常规方法测量压力，用于压敏漆数据的校准。
本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置中的科学级CCD相机，在测量精度满足情况下也可以采用普通微型相机，直接嵌入在模型内部。
本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置中的科学级CCD相机布置在高超声速风洞试验段的上方，为避免试验段振动带来的影响，科学级CCD相机与试验段主体不接触。
本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置采用嵌入式的LED光源阵列实现了遮挡模型测量面的光照，采用嵌入式光学探头阵列和导光臂将光学图像导出，仍然可以采用外置的科学级CCD相机摄像，保持了科学级CCD相机的技术参数。
本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置采用上面级模型和下面级模型内开槽的方式安装LED光源阵列和光学探头阵列，充分利用了上面级模型和下面级模型的内部空间，LED光源阵列和光学探头阵列的电源引出线和导光臂引出线从上面级模型和下面级模型底部引出，不对测量面周围流动产生过大干扰，缩短了LED光源阵列到测量面的距离，LED光源阵列和光学探头阵列与测量面之间仅有光学玻璃，减小了激发光能量的损失，提高了采集图像的清晰度。
本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置结构简单，安装方便，有效解决了有遮挡情况下并联式两级分离模型的大面积压力测量问题。
附图说明
图1为本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置结构示意图；
图2为本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置中的测量面Ⅱ示意图；
图3为本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置中的测量面Ⅰ示意图。
图中，1.上面级模型 2.光学玻璃窗口Ⅰ 3.LED光源阵列Ⅰ 4.光学探头阵列Ⅰ 5.导光臂Ⅰ 6.测量面Ⅰ 7.金属盖板Ⅰ 8.下面级模型 9.光学玻璃窗口Ⅱ 10.LED光源阵列Ⅱ11.光学探头阵列Ⅱ 12.导光臂Ⅱ 13.测量面Ⅱ 14.金属盖板Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置包括位于上方的与高超声速风洞的尾支撑装置连接的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅰ，和位于下方的与高超声速风洞的腹支撑装置连接的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅱ；所述的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅰ包括上面级模型1，上面级模型1的下部开槽，槽内安装有LED光源阵列Ⅰ3和光学探头阵列Ⅰ4，槽上覆盖有光学玻璃窗口Ⅰ2；所述的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅱ包括下面级模型8，下面级模型8的上部开槽，槽内安装有LED光源阵列Ⅱ10和光学探头阵列Ⅱ11，槽上覆盖有金属盖板Ⅱ14，金属盖板Ⅱ14的上表面设置有与光学玻璃窗口Ⅰ2对应的测量面Ⅱ13；所述的光学探头阵列Ⅰ4连接导光臂Ⅰ，导光臂Ⅰ与外置的科学级CCD相机连接，科学级CCD相机采集的数据信号传输至计算机处理；
所述的光学玻璃窗口Ⅰ2替换为金属盖板Ⅰ7，金属盖板Ⅰ7的下表面设置有与光学玻璃窗口Ⅱ9对应的测量面Ⅰ6；同时，所述的金属盖板Ⅱ14替换为光学玻璃窗口Ⅱ9，光学探头阵列Ⅱ11连接导光臂Ⅱ12，导光臂Ⅱ12与外置的科学级CCD相机连接，科学级CCD相机采集的数据信号传输至计算机处理；
所述的测量面Ⅰ6和测量面Ⅱ13上均涂覆有压敏漆。
如果，所述的LED光源阵列Ⅰ3和LED光源阵列Ⅱ10中的LED光源发射紫外光，则光学玻璃窗口Ⅰ2和光学玻璃窗口Ⅱ9为石英光学玻璃窗口，石英光学玻璃窗口的紫外光透过率大于等于70％。
如果，所述的LED光源阵列Ⅰ3和LED光源阵列Ⅱ10中的LED光源发射可见光，则光学玻璃窗口Ⅰ2和光学玻璃窗口Ⅱ9为有机玻璃窗口。
所述的光学玻璃窗口Ⅰ2和光学玻璃窗口Ⅱ9采用粘接和金属边条螺钉压紧相结合的方式固定。
所述的LED光源阵列Ⅰ3和光学探头阵列Ⅰ4交叉排列，所述的LED光源阵列Ⅱ10和光学探头阵列Ⅱ11交叉排列。
所述的测量面Ⅰ6和测量面Ⅱ13上均可开有测压孔。
所述的导光臂Ⅰ5和导光臂Ⅱ12均可替换为光学纤维。
实施例1
如图2所示，本实施例测量测量面Ⅱ13的压力分布，在上面级模型1的槽上覆盖光学玻璃窗口Ⅰ2，槽内安装有LED光源阵列Ⅰ3和光学探头阵列Ⅰ4，下面级模型8的槽上覆盖金属盖板Ⅱ14，按照常规压敏漆测量步骤测量测量面Ⅱ13的压力分布。
实施例2
如图3所示，本实施例测量测量面Ⅰ6的压力分布，在下面级模型8的槽上覆盖光学玻璃窗口Ⅱ9，槽内安装有LED光源阵列Ⅱ10和光学探头阵列Ⅱ11，上面级模型1的槽上覆盖金属盖板Ⅰ7，按照常规压敏漆测量步骤测量测量面Ⅰ6的压力分布。
Claims (7)
1.高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置，其特征在于：所述的测量装置包括位于上方的与高超声速风洞的尾支撑装置连接的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅰ，和位于下方的与高超声速风洞的腹支撑装置连接的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅱ；所述的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅰ包括上面级模型（1），上面级模型（1）的下部开槽，槽内安装有LED光源阵列Ⅰ（3）和光学探头阵列Ⅰ（4），槽上覆盖有光学玻璃窗口Ⅰ（2）；所述的分离试验模型及内嵌测量装置Ⅱ包括下面级模型（8），下面级模型（8）的上部开槽，槽内安装有LED光源阵列Ⅱ（10）和光学探头阵列Ⅱ（11），槽上覆盖有金属盖板Ⅱ（14），金属盖板Ⅱ（14）的上表面设置有与光学玻璃窗口Ⅰ（2）对应的测量面Ⅱ（13）；所述的光学探头阵列Ⅰ（4）连接导光臂Ⅰ，导光臂Ⅰ与外置的科学级CCD相机连接，科学级CCD相机采集的数据信号传输至计算机处理；
所述的光学玻璃窗口Ⅰ（2）替换为金属盖板Ⅰ（7），金属盖板Ⅰ（7）上的下表面设置有与光学玻璃窗口Ⅱ（9）对应的测量面Ⅰ（6）；同时，所述的金属盖板Ⅱ（14）替换为光学玻璃窗口Ⅱ（9），光学探头阵列Ⅱ（11）连接导光臂Ⅱ（12），导光臂Ⅱ（12）与外置的科学级CCD相机连接，科学级CCD相机采集的数据信号传输至计算机处理；
所述的测量面Ⅰ（6）和测量面Ⅱ（13）上均涂覆有压敏漆。
2.根据权利要求1所述的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置，其特征在于：所述的LED光源阵列Ⅰ（3）和LED光源阵列Ⅱ（10）中的LED光源发射紫外光，光学玻璃窗口Ⅰ（2）和光学玻璃窗口Ⅱ（9）为石英光学玻璃窗口，石英光学玻璃窗口的紫外光透过率大于等于70%。
3.根据权利要求1所述的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置，其特征在于：所述的LED光源阵列Ⅰ（3）和LED光源阵列Ⅱ（10）中的LED光源发射可见光，光学玻璃窗口Ⅰ（2）和光学玻璃窗口Ⅱ（9）为有机玻璃窗口。
4.根据权利要求1所述的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置，其特征在于：所述的光学玻璃窗口Ⅰ（2）和光学玻璃窗口Ⅱ（9）采用粘接和金属边条螺钉压紧相结合的方式固定。
5.根据权利要求1所述的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置，其特征在于：所述的LED光源阵列Ⅰ（3）和光学探头阵列Ⅰ（4）交叉排列，所述的LED光源阵列Ⅱ（10）和光学探头阵列Ⅱ（11）交叉排列。
6.根据权利要求1所述的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置，其特征在于：所述的测量面Ⅰ（6）和测量面Ⅱ（13）上均开有测压孔。
7.根据权利要求1所述的高超声速风洞的并联模型遮挡位置的连续压力测量装置，其特征在于：所述的导光臂Ⅰ（5）和导光臂Ⅱ（12）均替换为光学纤维。
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