[发明专利]空气射流法压敏涂料响应时间测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及压敏涂料性能测定技术，特别是涉及空气射流法压敏涂料响应时间测量系统。

背景技术

压力敏感涂料技术是20世纪80年代基于发光分子（压敏涂料中的活性成分）的氧猝灭现象发展起来的一项先进的压力测量技术，通过测量发光分子受到激励光源激发而发射出的荧光的强度或寿命来获得空气压力。压敏涂料技术具有非接触、对流场影响小、空间分辨率高、试验周期短、经济效益显著等优点，在国内外受到了广泛的关注和应用，发展十分迅速。

压敏涂料是压力敏感涂料技术的物质载体，起到压力传感器的作用。压敏涂料的性能直接关系到其适用范围和测量数据的精准度，具体性能指标包括吸收光谱、发射光谱、光降解率、温度灵敏度特性、压力灵敏度特性、适用的温度范围、响应时间特性等。

在压敏涂料的性能指标中，响应时间特性决定了压敏涂料能否快速地响应压力变化，以及适用压力测量的试验类型（定常压力测量和非定常压力测量），是压敏涂料一个非常重要的性能指标。由于在非定常压力测量试验中，模型表面存在快速甚至高频的压力变化，所以需要压敏涂料具有非常短的响应时间，才能很好地再现压力变化过程，而定常压力测量不需要压敏涂料具有快速响应的特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种系统构成简单，容易搭建，测量无需复杂的数据处理过程的空气射流法压敏涂料响应时间测量系统。

采用的技术方案是：

空气射流法压敏涂料响应时间测量系统，包括空气射流发生装置、用于喷涂压敏涂料的试验样片、埋于试验样片表面，用于监测试验样片表面压力变化的动态压力传感器、用于激发压敏涂料发射荧光的激光器、用于采集压敏涂料发射荧光信号的光电倍增管、用于采集动态压力传感器和光电倍增管输出信号的数据采集系统。所述的空气射流发生装置由空气源通过输气管依次连接截止阀、减压阀和快速阀组成。所述试验样片设置在空气射流发生装置的快速阀正前方，试验样片表面喷涂有压敏涂料，动态压力传感器埋于试验样片表面。面对试验样片在空气射流发生装置一侧设置激光器和光电倍增管，激光器发射的激光持续照射试验样片。所述空气射流发生装置的快速阀，通过快速通断产生的阶梯式空气射流射向试验样片。所述的光电倍增管和动态压力传感器将信号输出至数据采集系统。

空气射流法压敏涂料响应时间的测量，包括的步骤如下：

步骤一，清洁试验样片表面，喷涂被测压敏涂料并进行烘干，待涂料固化以后将动态压力传感器埋入试验样片表面的测量孔；

步骤二，将试验样片固定在快速阀前方，并将覆着有压敏涂料的一面朝向快速阀气流出口，打开激光器，调整激光器的位置，使激光照射在试验样片上且光斑位置尽量靠近压力测量孔；

步骤三，打开光电倍增管，将光电倍增管的感光面对准试验样片被激光照射的区域；

步骤四，打开截止阀，调节减压阀至设定的输出压力，打开快速阀，产生阶梯式空气射流，试验样片受到空气射流冲击，表面压力产生阶梯式变化；

步骤五，用数据采集系统接收动态压力传感器和光电倍增管的数据，分析动态压力传感器和光电倍增管的数据，确定被测压敏涂料的响应时间。

本发明的工作原理

连续式激光光源对试验样片上靠近埋设动态压力传感器的位置进行持续照射，激发压敏涂料发射出荧光；利用空气射流发生装置产生的阶梯式变化的空气射流在试验样片表面受到光源照射的位置产生阶梯式的压力变化；光电倍增管实时检测压敏涂料光致发光强度；通过分析数据采集系统接收到的动态压力传感器和光电倍增管的测量数据，获得压敏涂料的响应时间，被测压敏涂料的响应时间为动态压力传感器检测到压力开始发生阶梯式变化的时刻，到光电倍增管采集的荧光强度变化90%的时刻之间的时间。

本发明的优点是：

1 系统构成简单，容易搭建；

2 测量原理简单，无需复杂的数据处理过程即可确定被测压敏涂料的响应时间。

附图说明

图1是本发明的压敏涂料响应时间测量系统示意图。

具体实施方式