CN203203743U - 一种激波加载模型球阵动态阻力直接测量的传感器固定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激波加载模型球阵动态阻力直接测量的传感器固定装置。包括高压气源、驱动段、膜片和被驱动段；驱动段的一端与被驱动段的一端通过膜片连接组成激波管，高压气源与驱动段的另一端相连，实验段的一端与被驱动段的另一端相连。实验段内部安装有串连的、结构相同的两个模型球，两个模型球内均安装有加速度计传感器，一个模型球的金属丝通过固定球固定，另一个模型球的金属丝从实验段的矩形槽中引出与力传感器固定装置相连；两个模型球通过信号线与高速数据采集系统相连，力传感器固定装置中的力传感器与数据采集系统相连。本实用新型实现激波加载模型球阵动态阻力的精确的，完整的直接测量，既可相互验证，又可相互补充。

Description

一种激波加载模型球阵动态阻力直接测量的传感器固定装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量力的实验装置，尤其是涉及一种激波加载模型球阵动态阻力直接测量的传感器固定装置。

背景技术

超声速气固两相流现象在很多工业生产中有着重要应用，涉及医疗卫生、清洁能源、、安全防控和航空航天等众多领域，具体应用例如粉末无针注射器、脉冲式粉末灭火器、超音速冷喷涂等。开展激波诱导的气固两相流研究，其关键问题是弄清激波与模型球阵的相互作用机理并总结归纳非稳态力的影响规律，这主要依赖为此专门设计的实验装置和模型球。对比文献【Shock wave interaction with a sphere in a shock tube】[J]. Shock Waves (2004) 3: 22-24用沉头螺栓将两个半球连接形成模型球，严重地破坏了球面几何结构，破坏了激波和波后气流的结构；中国专利201210091206.0和中国专利201210091207.5实验段金属丝穿过的部分开有比金属丝直径大0.3mm的孔，当模型球受力移动时，此孔阻碍了金属丝的移动，导致模型球的受力失真，中国专利201210091206.0采用油液来触发力传感器，由力传感器的性质可知，力传感器中心触发为压力，四周触发为拉力，油液与传感器触发面接触面积太大，导致压力，拉力混合，实验数据不准，另外其连杆是全螺纹的，连杆移动时与上底板摩擦力很大，导致实验数据失真。

发明内容

针对上述背景技术中所存在的问题；本实用新型的目的在于提供一种激波加载模型球阵动态阻力直接测量的传感器固定装置。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：

本实用新型包括高压气源、驱动段、膜片和被驱动段；驱动段的一端与被驱动段的一端通过膜片连接组成激波管，高压气源与驱动段的另一端相连，实验段的一端与被驱动段的另一端相连。实验段内部安装有串连的、结构相同的两个模型球，两个模型球内均安装有加速度计传感器，一个模型球的金属丝通过固定球固定，另一个模型球的金属丝从实验段的矩形槽中引出与力传感器固定装置相连；两个模型球通过信号线与高速数据采集系统相连，力传感器固定装置中的力传感器与数据采集系统相连。

所述结构相同的两个模型球。均分为球缺和球冠，球缺最大截面处有一个金属丝安装孔，金属丝穿过金属丝安装孔，用固定棒将两个模型球固定组成球阵模型，球缺内有用于安装加速度计传感器的安装孔，加速度计传感器通过固定胶安装在球缺中的安装孔内，加速度计传感器分别通过信号线与高速数据采集系统相连，信号线用橡皮泥固定，球缺和球冠通过楔形槽连接组成模型球。

所述力传感器的固定装置包括：上连接板、连接螺杆、固定板、连接环、触发棒、下连接板；力传感器固定在固定板中心孔内，四个连接螺杆通过固定板上的光孔将上连接板、下连接板连接起来，连接环安装在下连接板中间凸台上，连接环上部的凹槽套住力传感器下部，触发棒穿过连接环的中心孔，触发棒的一端与下连接板中间凸台相接触，触发棒的另一端与力传感器底面相接触，力传感器与数据采集系统相连。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型的模型球表面很光滑，不会破坏激波和波后气流的结构，实验段底部金属丝穿过的部分开有矩形槽，金属丝受力可随意移动，不会受到影响，触发棒穿过连接环中心孔顶着力传感器触发面，触发棒面积很小，位置固定，只能使力传感器中心部位受到触发，力传感器只有压力信号，不会出现压力，拉力混合的情况，连接螺杆两头是螺纹，中部是光杆，连接螺杆中部的光杆与固定板上的光孔表面光滑，摩擦力非常小，可以忽略，加速度计传感器与高速数据采集系统相连，力传感器与数据采集系统相连，实现激波加载模型球阵动态阻力的精确的，完整的直接测量，两种传感器同时测量激波加载模型球阵动态阻力，既可相互验证，又可相互补充。

附图说明

图1是本实用新型总体结构示意图。

图2 是加速度计传感器固定装置示意图。

图3 是图2的俯视图。

图4是图2球缺的右视图。

图5是图2球冠的左视图。

图6 是力传感器固定装置示意图。

图中：1、金属丝安装孔，2、球缺，3、球冠，4、固定胶，5、加速度计传感器，6、橡皮泥，7、信号线，8、安装孔，9、楔形槽，10、上连接板，11、固定片，12、连接螺杆，13、固定板，14、力传感器，15、连接环，16、触发棒，17、下连接板，18、高压气源，19、驱动段，20、膜片，21、数据采集系统，22、被驱动段，23、力传感器固定装置，24、实验段，25、固定球，26、金属丝，27、球阵模型，28、固定棒，29、矩形槽，30、高速数据采集系统。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型做进一步说明。

如图1、图2、图6所示，本实用新型包括高压气源18、驱动段19、膜片20和被驱动段22；驱动段19的一端与被驱动段22的一端通过膜片20连接组成激波管，高压气源18与驱动段19的另一端相连，实验段24的一端与被驱动段22的另一端相连。实验段24内部安装有串连的、结构相同的两个模型球，两个模型球内均安装有加速度计传感器5，一个模型球的金属丝26通过固定球25，固定片11与法兰连接固定，另一个模型球的金属丝26从实验段24的矩形槽29中引出与力传感器固定装置23的上连接板10通过固定片11相连；两个模型球通过信号线7与高速数据采集系统30相连，力传感器固定装置23中的力传感器 14与数据采集系统21相连。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，所述结构相同的两个模型球，均分为球缺2和球冠3，球缺2最大截面处有一个金属丝安装孔1，金属丝26穿过金属丝安装孔1，用固定棒28将两个模型球固定组成球阵模型27，球缺2内有用于安装加速度计传感器5的安装孔8，加速度计传感器5通过固定胶4安装在球缺2中的安装孔8内，加速度计传感器5分别通过信号线7与高速数据采集系统30相连，信号线7用橡皮泥6固定，球缺2和球冠3 通过楔形槽9连接组成模型球。

如图1、图6所示，所述力传感器的固定装置23包括：上连接板10、连接螺杆12、固定板13、连接环15、触发棒16、下连接板17；力传感器14固定在固定板13中心孔内，四个连接螺杆12通过固定板13上的光孔将上连接板10、下连接板17连接起来，连接环15安装在下连接板17中间凸台上，连接环15上部的凹槽套住力传感器14下部，触发棒16穿过连接环15的中心孔，触发棒16的一端与下连接板17中间凸台相接触，触发棒16的另一端与力传感器14底面相接触，力传感器14与数据采集系统21相连。

所述加速度计传感器5型号为TST266A01，力传感器14型号为TST151，高速数据采集系统30型号为TST5910，数据采集系统21型号为TST5911。

本实用新型的工作原理如下：

高压气瓶与驱动段的一端相连，驱动段的另一端通过膜片与被驱动段的一端相连，被驱动段的另一端与实验段相连，球缺和球冠通过楔形槽连接组成模型球，模型球表面很光滑，不会对激波及波后气流的结构造成影响，金属丝穿过模型球上的金属丝安装孔，通过固定棒形成球阵模型固定在实验段，金属丝的一端通过固定球，固定片与法兰连接，固定在实验段外面，金属丝的另一端通过实验段底部的矩形槽与力传感器装置的上连接板相连，由于实验段底部存在宽2mm，长5mm矩形槽，因此金属丝受力可随意移动，不会受到影响，力传感器固定在固定板中心孔内，连接螺杆通过固定板上的光孔将上连接板、下连接板连接起来，连接螺杆两头是螺纹，中部是光杆，连接螺杆中部的光杆与固定板上的光孔表面光滑，摩擦力非常小，可以忽略，连接环安装在下连接板中间凸台上，连接环上部的凹槽套住力传感器下部，触发棒穿过连接环的中心孔，触发棒的一端与下连接板中间凸台相接触，触发棒的另一端与力传感器底面相接触，触发棒面积很小，位置固定，只能使传感器中心部位受到触发，力传感器只有压力信号，不会出现压力，拉力混合的情况，加速度计传感器与高速数据采集系统相连，力传感器与数据采集系统相连。高压气体从高压气瓶中输送到驱动段，当驱动段与被驱动段压差达到一定值时，膜片破裂，产生激波，激波运动到实验段，向模型球阵施加冲击力，此时，加速度计传感器与力传感器分别接收到信号，并分别存储在高速数据采集系统和数据采集系统中，实现了激波加载模型球阵动态阻力的精确的，完整的直接测量，两种传感器同时测量激波加载模型球阵动态阻力，既可相互验证，又可相互补充。

Claims (3)

1.一种激波加载模型球阵动态阻力直接测量的传感器固定装置，包括高压气源(18)、驱动段(19)、膜片(20)和被驱动段(22)；驱动段(19)的一端与被驱动段(22)的一端通过膜片(20)连接组成激波管，高压气源(18)与驱动段(19)的另一端相连，实验段(24)的一端与被驱动段(22)的另一端相连；其特征在于：实验段(24)内部安装有串连的、结构相同的两个模型球，两个模型球内均安装有加速度计传感器(5)，一个模型球的金属丝(26)通过固定球(25)固定，另一个模型球的金属丝(26)从实验段(24)的矩形槽(29)中引出与力传感器固定装置(23)相连；两个模型球通过信号线(7)与高速数据采集系统(30)相连，力传感器固定装置(23)中的力传感器(14)与数据采集系统(21)相连。

2.根据权利要求1所述的一种激波加载模型球阵动态阻力直接测量的传感器固定装置，其特征在于：所述结构相同的两个模型球，均分为球缺(2)和球冠(3)，球缺(2)最大截面处有一个金属丝安装孔(1)，金属丝(26)穿过金属丝安装孔(1)，用固定棒(28)将两个模型球固定组成球阵模型(27)，球缺(2)内有用于安装加速度计传感器(5)的安装孔(8)，加速度计传感器(5)通过固定胶(4)安装在球缺(2)中的安装孔(8)内，加速度计传感器(5)通过信号线(7)与高速数据采集系统(30)相连，信号线(7)用橡皮泥(6)固定，球缺(2)和球冠(3)通过楔形槽(9)连接组成模型球。

3.根据权利要求1所述的一种激波加载模型球阵动态阻力直接测量的传感器固定装置，其特征在于：所述力传感器的固定装置(23)包括：上连接板(10)、连接螺杆(12)、固定板(13)、连接环(15)、触发棒(16)、下连接板(17)；力传感器(14)固定在固定板(13)中心孔内，四个连接螺杆(12)通过固定板(13)上的光孔将上连接板(10)、下连接板(17)连接起来，连接环(15)安装在下连接板(17)中间凸台上，连接环(15)上部的凹槽套住力传感器(14)下部，触发棒(16)穿过连接环(15)的中心孔，触发棒(16)的一端与下连接板(17)中间凸台相接触，触发棒(16)的另一端与力传感器(14)底面相接触，力传感器(14)与数据采集系统(21)相连。

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