底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的可控變溫模擬加載系統技術方案

底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的可控變溫模擬加載系統，共包括微位移裝置、底層隔板式流體壁面剪應力傳感器、精密恒溫箱以及數據采集系統；微位移裝置為底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的敏感懸臂梁結構提供精密可控的位移量加載；精密恒溫箱為研究傳感器的電學量輸出與溫度變化關系提供可調可控的溫度環境；數據采集系統測量并記錄底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的電學量輸出，最終進行數據分析并實現傳感器的溫度特性研究。本發明專利技術為了克服底層隔板式流體壁面剪應力傳感器溫度特性研究工作較難開展的問題，可為實驗研究全量程大溫度范圍下的底層隔板式流體壁面剪應力傳感器電學量輸出與溫度變化關系提供極大的便利。

【技術實現步驟摘要】

:本專利技術涉及一種底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的可控變溫模擬加載系統。
技術介紹
:近壁流動參數，尤其是壁面剪應力是研宄、判斷流場形態以及邊界層狀態等的重要參數，也是對飛行器以及水下航行器開展外形優化設計以及減阻降噪設計的重要參考依據。國內外研宄工作者為壁面剪應力傳感器的研發投入了大量精力，其中以底層隔板式流體壁面剪應力傳感器為代表的壓阻式壁面剪應力傳感器正是現如今剪應力傳感器的發展熱點。底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的工作性能受外界溫度波動影響較大，為提高傳感器的工作性能需采取各種溫補措施，故對底層隔板剪應力傳感器的溫度特性研宄十分重要，但該剪應力傳感器的溫度特性研宄工作較難開展，國內外研宄人員都對此鮮有提及，主要原因在于該傳感器的溫度特性研宄有兩點苛刻要求:第一，傳感器輸入量可控可調且復現性高；第二，大范圍環境溫度變化且精密可控。底層隔板式流體壁面剪應力傳感器所監測的輸入量為流場壁面的剪應力值，該輸入剪應力與風洞實驗風速相關，而風洞實驗的風速是難以保持理想恒定的，故常規風洞實驗條件下，剪應力輸入量的復現性較差；風洞雖有較好的恒溫控制能力，但無法滿足溫度特性研宄所需的大范圍溫度可控可調要求。
技術實現思路
:專利技術目的:為了克服底層隔板式流體壁面剪應力傳感器溫度特性研宄工作較難開展的問題，本專利技術提出了一種底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的可控變溫模擬加載系統，可為實驗研宄全量程大溫度范圍下的底層隔板式流體壁面剪應力傳感器電學量輸出與溫度變化關系提供極大的便利。技術方案:底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的可控變溫模擬加載系統，共包括微位移裝置、底層隔板式流體壁面剪應力傳感器、精密恒溫箱以及數據采集系統；微位移裝置為底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的敏感懸臂梁結構提供精密可控的位移量加載；微位移裝置和底層隔板式流體壁面剪應力傳感器均完全位于精密恒溫箱內部，精密恒溫箱為研宄傳感器的電學量輸出與溫度變化關系提供可調可控的溫度環境；數據采集系統位于精密恒溫箱以外，其作用為測量并記錄底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的電學量輸出。參閱圖1、圖2、圖3，上述的微位移裝置主要包括以下結構:水平導軌1、大楔塊2、小楔塊3、滑塊4、基座5、垂直導軌6、微探針7、深度千分尺8、角鐵9;通過數個螺絲，將水平導軌I和垂直導軌6固定在帶有螺紋孔的基座5上，并保持水平導軌I與垂直導軌6之間相互垂直，且兩者之間具有一定間距；滑塊4分為水平滑塊和垂直滑塊，其中，水平滑塊的底面加工有滾珠滑槽，可與水平導軌I進行裝配并實現水平方向的自由滑動，垂直滑塊的底面加工有滾珠滑槽，可與垂直導軌6進行裝配并實現垂直方向的自由滑動；上述滑塊4的底面的相對面上還加工有若干個螺紋沉孔，通過螺絲可將小楔塊3和大楔塊2分別完全固定在垂直滑塊和水平滑塊結構上，繼而實現大楔塊2和小楔塊3分別在水平導軌I和垂直導軌6上的自由滑動；角鐵9為不等邊長角鐵，其長邊結構加工有數個通孔，用于通過螺絲將角鐵9的長邊與水平導軌I完全固定，并保證長邊結構與基座5保持水平關系，短邊結構與基座5保持垂直關系；深度千分尺8的基座結構上加工有兩個通孔，孔徑方向保持與深度千分尺8的基座結構的平直貼合面相垂直，兩個通孔分別位于深度千分尺8的測量桿的左右兩側；角鐵9的短邊加工有兩個螺紋孔和一個通孔，通過螺絲將深度千分尺8完全固定在角鐵9的短邊結構上，且保證深度千分尺8的測量桿與角鐵9的短邊加工的通孔同軸，角鐵9的短邊加工的通孔的直徑需稍大于深度千分尺8的測量桿的直徑，以保證當旋動深度千分尺8的微分筒時，伸長的測量桿可以自由伸出角鐵9短邊處所加工的通孔，保證深度千分尺8的測量桿可自由推動大楔塊2 ;小楔塊3與微探針7之間通過自卡裝置完全固定在一起，并且保持與傳感器的敏感懸臂梁端面垂直，微探針7的垂直高度與傳感器的敏感懸臂梁上端面高度持平；大楔塊2的斜邊與小楔塊3的斜邊始終保持緊密貼合，當旋動深度千分尺8的微分筒時，深度千分尺8的測量桿將推動大楔塊2沿水平導軌I移動，此時小楔塊3受力將沿垂直導軌6方向位移，帶動微探針7逐漸靠近底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的敏感懸臂梁結構，并最終推動傳感器的敏感懸臂梁，實現可控位移量加載；深度千分尺8的測量桿的位移量與微探針7沿垂直導軌6方向的位移量的比例，是通過所加工的楔塊斜邊的傾斜角度控制的；調節深度千分尺8的微分筒，使微探針7推動底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的敏感懸臂梁發生撓曲，當數據采集系統測量記錄的電學量與該傳感器在風洞試驗中某一特定風速下的電學輸出量基本一致時，可以認定此時微探針7給傳感器懸臂梁結構加載的位移量模擬了風洞試驗中該特定風速下流體對傳感器的敏感懸臂梁結構的作用，此后，保持該位移量不變的條件下，控制精密恒溫箱內溫度，即可以通過數據采集系統得到的數據來對該特定風速下傳感器的溫度特性進行研宄。同理，可模擬出傳感器在其他特定風速條件下隨溫度影響的輸出變化，實現全量程大溫度范圍下的底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的溫度特性研宄。有益效果:本專利技術提出的底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的可控變溫模擬加載系統有以下優點:(1)簡單實用、成本低；底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的溫度特性研宄需要大量風洞實驗的支持，實驗花費相當巨大，而搭建本專利技術提出的可控變溫模擬加載系統不需要過多的前期準備，常規實驗室內即可完成搭建，操作簡單、小巧、實用性強且實驗成本很低。(2)輸入量可控可調且復現性高；為準確把握全量程大溫度范圍條件下底層隔板壁面剪應力傳感器的溫度特性，環境溫度和所加載輸入量都必須嚴格控制且方便調節，而常規風洞實驗無法滿足要求。本專利技術提出的可控變溫模擬加載系統可實現對底層隔板式流體壁面剪應力傳感器應力敏感單元的微米量級撓曲的精準控制，結合精密恒溫箱提供的溫度環境，建立了復現性高、可控可調的模擬加載輸入環境。【附圖說明】:圖1是安裝了底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的微位移裝置結構裝配圖的俯視圖圖2是微位移裝置結構裝配圖的正視圖圖3是微位移裝置結構裝配圖的左側視圖圖中:1-水平導軌、2-大楔塊、3-小楔塊、4-滑塊、5-基座、6-垂直導軌、7-微探針、8-深度千分尺、9-角鐵【具體實施方式】:實施例:底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的可控變溫模擬加載系統，共包括微位移裝置、底層隔板式流體壁面剪應力傳感器、精密恒溫箱以及數據采集系統；微位移裝置為底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的敏感懸臂梁結構提供精密可控的位移量加載；微位移裝置和底層隔板式流體壁面剪應力傳感器均完全位于當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的可控變溫模擬加載系統，其特征在于，包括微位移裝置、底層隔板式流體壁面剪應力傳感器、精密恒溫箱以及數據采集系統；所述微位移裝置為底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的敏感懸臂梁結構提供精密可控的位移量加載；所述微位移裝置和底層隔板式流體壁面剪應力傳感器均完全位于精密恒溫箱內部，精密恒溫箱為研究傳感器的電學量輸出與溫度變化關系提供可調可控的溫度環境；數據采集系統位于精密恒溫箱以外，測量并記錄底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的電學量輸出；所述微位移裝置主要包括以下：水平導軌1、大楔塊2、小楔塊3、滑塊4、基座5、垂直導軌6、微探針7、深度千分尺8、角鐵9；水平導軌1和垂直導軌6固定在基座5上，兩者之間相互垂直且具有間距；滑塊4分為水平滑塊和垂直滑塊，水平滑塊的底面加工有滾珠滑槽，可與水平導軌1進行裝配并實現水平方向的自由滑動，垂直滑塊的底面加工有滾珠滑槽，可與垂直導軌6進行裝配并實現垂直方向的自由滑動；小楔塊3和大楔塊2分別固定在上述垂直滑塊和水平滑塊結構上，繼而實現大楔塊2和小楔塊3分別在水平導軌1和垂直導軌6上的自由滑動；角鐵9固定在基座5，深度千分尺8則固定在角鐵9上，旋動深度千分尺8的微分筒，深度千分尺8的測量桿自由推動大楔塊2；小楔塊3與微探針7之間通過固定在，并且保持與傳感器的敏感懸臂梁端面垂直，微探針7的垂直高度與傳感器的敏感懸臂梁上端面高度持平；大楔塊2的斜邊與小楔塊3的斜邊始終保持緊密貼合，當旋動深度千分尺8的微分筒時，深度千分尺8的測量桿將推動大楔塊2沿水平導軌1移動，此時小楔塊3受力沿垂直導軌6方向位移，帶動微探針7逐漸靠近底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的敏感懸臂梁結構，并最終推動傳感器的敏感懸臂梁，實現可控位移量加載；深度千分尺8的測量桿的位移量與微探針7沿垂直導軌6方向的位移量的比例，是通過所加工的楔塊斜邊的傾斜角度控制的；調節深度千分尺8的微分筒，使微探針7推動底層隔板式流體壁面剪應力傳感器的敏感懸臂梁發生撓曲。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬炳和，馬騁宇，鄧進軍，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61