[发明专利]驻波管型光学压力敏感涂料动态压力校准舱

说明书

本发明涉及一种动态压力校准装置，利用驻波理论构造周期动态变化压力场，主要用于光学压力敏感涂料的动态压力校准，也可用于其它与压力变化相关的周期型动态校准，对国内动态频响特性校准提供了新方案。本发明基于驻波叠加和驻波共振原理，设计了三段式动态校准舱结构，便于根据不同实验条件进行拆卸更换。校准舱加工材料为有机玻璃，侧壁为平面，减少了光学散射，提高光学测量精度。为减少截面变化产生的损失，本发明设计了截面连续变化的过渡结构。同时为保证校准结果准确，用于参考的压力传感器探头与PSP校准片保持同一平面，且与平面压力波的波面平行相对。该校准舱不仅结构简单、便于加工、抗干扰能力强，而且可以有效降低实验成本。

技术领域

本发明涉及一种动态压力校准装置，利用声驻波理论构造周期动态变化压力场，主要用于光学压力敏感涂料的动态压力校准，也可用于其它与压力变化相关的周期型动态校准。

背景技术

目前最新的光学测压技术——光学压力敏感涂料(Pressure sensitive paint，PSP)测压，由于其具有测压过程对流场无干扰、实验成本低、可全域测量等优势受到广大实验工作者的青睐。利用该技术对动态压力进行非定常测量前，除需对所用涂料进行静态校准，获取光信号与压力之间的函数对应关系外，还需要对涂料进行动态校准，获取该涂料的时间响应特性和频率响应特性。

动态校准舱是对涂料进行动态校准实验的装置，分为两种基本类型：非周期型和周期型。非周期型产生阶跃压力或者脉冲压力，通过比较一次压力突变中PSP涂料发光信号与压力变化的速度可获取涂料的时间响应特性；周期型产生正弦或者其他类型频率可调的周期变化压力，通过比较光信号相对压力信号的幅值增益及相位落后可获取涂料的频率响应特性。目前应用于光学压力敏感涂料的周期型校准装置有振荡射流器和变容积压力校准舱，例如专利号为CN1279756A(振荡射流)、CN102135122A(变频射流振荡器)等都是射流振荡类的，还有Yves Le Sant等人在文章“Unsteady pressure measurementinstrumentation using anodized-aluminium PSP applied in a transonic windtunnel”(Measurements Science and Technology,2004,2349:2360)以及专利号为CN104316262A中所阐述的变容积式压力校准舱。但振荡射流器一般在开放空间内进行校准，对于像光学压敏涂料这种测压方式，会受到外界很多因素的干扰，如光及噪音等，由此造成校准精度下降；变容积式压力校准舱可以产生的压力变化频率小且波形易失真，导致校准测量时信噪比过小而使得测量不精确。

由于PSP涂料测压过程是基于光致发光和氧猝灭原理，也就是说，测量过程中需要设计光路给予紫外线光照，通过采集被激发光的光信号换算压力值，而现有用于传感器校准的普通动态压力校准舱为光学封闭性结构，无法完成PSP涂料的动态校准。目前国内在对应用于PSP涂料的动态压力校准方面，尤其是获取PSP涂料频响特性的周期性动态压力校准的研究还有较大空白。

发明内容

针对现有技术的不足，为填补这方面的研究的空白，本发明提供一种结构简单、加工成本低、使用性强、抗干扰能力强的新型动态压力校准舱。校准舱满足压力敏感涂料对校准实验设备的需求，可作为周期型校准设备，对PSP涂料的频率响应特性进行较高精度动态校准，此外也可用于其他压力测量手段的动态校准。