CN209230914U - 激波风洞喷流响应速度及高速电磁阀响应时间测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激波风洞喷流响应速度及高速电磁阀响应时间测试系统，包括上电控制模块、采集模块和气路系统；上电控制模块控制激波风洞喷流电磁阀的加电，采集模块采集激波风洞喷流电磁阀的电压变化和喷流总压传感器采集的压力变化，获取激波风洞喷流响应时间。本实用新型一方面可用于激波风洞喷流试验系统的响应时间测定，为喷流电磁阀开启时间的时序控制提供了试验数据；同时该装置也可作为高速电磁阀响应时间的测试装置。另一方面可通过该装置进行喷流系统总压标定，得到喷流总压和储罐总压的关系曲线，为风洞喷流总压控制提供依据，节省了风洞中调试时间，节约了运行成本。

Description

激波风洞喷流响应速度及高速电磁阀响应时间测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种激波风洞喷流响应速度及高速电磁阀响应时间测试系统，属于高超声速激波风洞试验技术领域。

背景技术

激波风洞是一种特殊的高超声速风洞，激波风洞是通过激波的压缩来提高风洞来流总温，激波风洞结构很简单，造价也比较低廉，随着现代测试技术的发展，能够承担大部分的高超声速气动力和气动热测量试验，在新型号的气动外形研制过程中起着越来越重要的作用。

激波风洞启动后激波运行速度很快，采用激波管压力信号触发的方式进行喷流试验，电磁阀的响应速度要求很高，必须在数十毫秒以内，当前市面上的电磁阀响应速度多在上百毫秒以上，同时在售的高速电磁阀提供的开启时间参数多为仿真的结果，实际使用中存在较大偏差。因此用于激波风洞喷流试验的电磁阀正式上风洞进行试验之前必须进行响应速度的测试，从而确定以电磁阀为核心的喷流系统的响应速度参数是否满足激波风洞喷流试验的响应实时性要求，同时由于高响应的电磁阀阀门口径一般较小，导致流阻损失较大，阀前压力和喷流总压往往不匹配，需要得到阀前压力和喷流总压的关系。

本实用新型根据激波风洞喷流试验中响应时间和总压控制的问题，提出一种激波风洞喷流响应速度及高速电磁阀响应时间测试系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种激波风洞喷流响应速度及高速电磁阀响应时间测试系统，准确测量激波风洞喷流试验的电磁阀的响应时间。

本实用新型目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种激波风洞喷流响应速度测试系统，包括上电控制模块、采集模块和气路系统；

气路系统包括储罐、喷流驻室腔室和喷流总压传感器；储罐内储存高压气体在激波风洞喷流电磁阀的控制下喷入喷流驻室腔室内，喷流总压传感器检测喷流驻室腔室内的压力；上电控制模块控制激波风洞喷流电磁阀的加电，采集模块采集激波风洞喷流电磁阀的电压变化和喷流总压传感器采集的压力变化，获取激波风洞喷流响应时间。

优选的，气路系统包括储罐压力传感器，检测储罐内的压力。

优选的，储罐内释放气体前的压力与实际激波风洞喷流供气压力相同；喷流结束后，喷流驻室腔室内的压力与实际试验过程的喷流总压相同。

优选的，上电控制模块包括固态继电器，控制激波风洞喷流电磁阀上电，与激波风洞控制电磁阀上电的固态继电器型号相同。

优选的，上电控制模块同时发送两路控制信号，一路控制固态继电器动作，给激波风洞喷流电磁阀上电；另一路控制采集模块采集电压和压力变化。

优选的，喷流驻室腔室容积大小为喷流试验中电磁阀与喷管之间的管道和总压驻室容积之和。

同时提供一种高速电磁阀响应时间测试系统，包括上电控制模块、采集模块和气路系统；

气路系统包括储罐、驻室腔室和总压传感器；储罐内储存高压气体在高速电磁阀的控制下喷入驻室腔室内，喷流总压传感器检测喷流驻室腔室内的压力；上电控制模块控制高速电磁阀的加电，采集模块采集高速电磁阀的电压变化和总压传感器采集驻室腔室的压力变化，获取高速电磁阀响应时间。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

(1)本实用新型通过合理的供气系统和电路配套，提出了一种风洞地面测试装置，一方面可用于测试激波风洞喷流试验的电磁阀的响应时间，判断阀门是否适合激波风洞试验，同时为喷流电磁阀开启时间的时序控制提供了试验数据；另一方面可通过该装置进行喷流系统总压标定，得到喷流总压和储罐总压的关系曲线，为风洞喷流总压控制提供依据，节省了风洞中调试时间，节约了运行成本。

(2)本实用新型的装置也可作为高速电磁阀响应时间的测试装置，实现了高速电磁阀从线圈加电到实际动作的测试，给出了高速电磁阀的真实响应时间，而不是理论计算时间或仿真时间。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例结构示意图；其中1、气路系统；2、测试系统；101储罐；102、储罐压力传感器；103、喷流电磁阀；104、喷流驻室腔室；105、喷流喷管；106喷流总压传感器；201、采集系统；202、实时控制器；203、固态继电器；204、电磁阀供电电源；205、电阻；

图2为该试验装置试验过程中的控制时序图。

具体实施方式

在实际的风洞试验中激波风洞具有供气装置，通过电磁阀控制，给试验模型的喷流喷管提供高压喷流气体，试验模型内可以设置驻室，用于监测喷流总压。

如图1所示一种激波风洞喷流试验系统响应速度测试系统包括气路系统1和测试系统2其中气路系统包括储罐101、储罐压力传感器102、喷流电磁阀103、喷流驻室腔室104、喷流喷管105、喷流总压传感器106，所述储罐101通过管路与喷流电磁阀103连接，喷流电磁阀103后连接喷流驻室腔室104，喷流驻室腔室104上装有喷流喷管105，其中储罐101上安装有储罐压力传感器102，喷流驻室腔室104上装有喷流总压传感器106。测试系统2包括采集系统201，实时控制器202、固态继电器203、电磁阀供电电源204、电阻205，电阻206等组成。采集系统201的采集通道通过线路与储罐压力传感器102和喷流总压传感器106连接，电磁阀供电电源 204、固态继电器203、喷流电磁阀103组成电磁阀控制回路，另外电阻205、电阻206串联后与喷流电磁阀103并联，同时采集系统201通过线路测量电阻205两段的电压，实时控制系统202通过固态继电器203控制喷流电磁阀103的开启和关闭，同时实时控制器202的5V-TTL输出通道通过线路与采集系统201的采集触发通道相连。

喷流驻室腔室容积大小为与喷流试验中电磁阀和喷管之间的管道和驻室容积之和。

实时控制器可同时发送两个5V-TTL电平，一个5V-TTL电平通过固态继电器控制喷流电磁阀的开启，另一个5V-TTL电平用于采集系统的触发。本例可采用NI PXI控制系统，配备NI6143模块该模块配备8通道5V-TTL 数字I/O，具备实时同时发送两个5V-TTL电信号的能力。

电阻205、电阻206的阻值满足以下条件：在电源204、电阻205、电阻206形成的回路中，电阻205的分压小于采集系统的测量量程。

首先，为储罐101充装一定压力的气体；然后，通过实时控制器202 同时为固态继电器203和采集系统201发送5V-TTL电平，此时刻定为电磁阀开启时刻零点即喷流系统响应零点t₀；同时固态继电器控制喷流电磁阀开启，采集系统201采集喷流驻室腔室104压力信号，得到系统总压信号变化曲线，总压信号最大值的90％所对应的时刻定为系统稳定的时刻t₁。结合图2，采集系统201采集功能电阻205两端的电压信号，电压信号达到最大值所对应的时刻定为喷流电磁阀响应零点的时刻t₀₁。从而得到喷流系统的响应时间t＝t₁-t₀，同时可得到固态继电器的响应时间t_rel＝t₀₁-t₀。另外该装置也可作为高速电磁阀响应时间的测试装置，高速电磁阀响应时间为t＝t₁- t₀₁。

为储罐中充装一定压力的气体，然后，通过实时控制器202同时为固态继电器203和采集系统201发送5V-TTL电平，分别采集喷流总压传感器 106和储罐压力传感器102的稳定之后的压力信号并对应记录。等间距的得到若干组压力信号，从而拟合得到储罐压力和喷流总压之间的关系标定曲线。对于需要得到的试验要求的总压，即可通过该标定曲线得到对应的储罐压力。

本实用新型通过合理的管路和电路配套，提出了一种风洞地面测试装置，可用于激波风洞喷流试验的电磁阀的响应时间，进而判断阀门是否适合激波风洞试验，同时为喷流电磁阀开启时间的时序控制提供了试验数据；另一方面可通过该装置进行喷流系统总压标定，得到喷流总压和储罐总压的关系曲线，为风洞喷流总压控制提供依据，节省了风洞中调试时间，节约了运行成本。另外该装置也可作为高速电磁阀响应时间的测试装置。

以上所述，仅为本实用新型最佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种激波风洞喷流响应速度测试系统，其特征在于，包括上电控制模块、采集模块和气路系统；

气路系统包括储罐、喷流驻室腔室和喷流总压传感器；储罐内储存高压气体在激波风洞喷流电磁阀的控制下喷入喷流驻室腔室内，喷流总压传感器检测喷流驻室腔室内的压力；上电控制模块控制激波风洞喷流电磁阀的加电，采集模块采集激波风洞喷流电磁阀的电压变化和喷流总压传感器采集的压力变化，获取激波风洞喷流响应时间。

2.如权利要求1所述的激波风洞喷流响应速度测试系统，其特征在于，气路系统包括储罐压力传感器，检测储罐内的压力。

3.如权利要求2所述的激波风洞喷流响应速度测试系统，其特征在于，储罐内释放气体前的压力与实际激波风洞喷流供气压力相同；喷流结束后，喷流驻室腔室内的压力与实际试验过程的喷流总压相同。

4.如权利要求3所述的激波风洞喷流响应速度测试系统，其特征在于，上电控制模块包括固态继电器，控制激波风洞喷流电磁阀上电，与激波风洞控制电磁阀上电的固态继电器型号相同。

5.如权利要求4所述的激波风洞喷流响应速度测试系统，其特征在于，上电控制模块同时发送两路控制信号，一路控制固态继电器动作，给激波风洞喷流电磁阀上电；另一路控制采集模块采集电压和压力变化。

6.如权利要求5所述的激波风洞喷流响应速度测试系统，其特征在于，喷流驻室腔室容积大小为喷流试验中电磁阀与喷管之间的管道和总压驻室容积之和。

7.一种高速电磁阀响应时间测试系统，其特征在于，包括上电控制模块、采集模块和气路系统；

气路系统包括储罐、驻室腔室和总压传感器；储罐内储存高压气体在高速电磁阀的控制下喷入驻室腔室内，喷流总压传感器检测喷流驻室腔室内的压力；上电控制模块控制高速电磁阀的加电，采集模块采集高速电磁阀的电压变化和总压传感器采集驻室腔室的压力变化，获取高速电磁阀响应时间。