[发明专利]一种旋翼尾流SPIV测量同步移测机构和锁相测量方法

说明书

本发明公开了一种旋翼尾流SPIV测量同步移测机构和锁相测量方法，结构中的结构支架上安装有旋翼模型、传感器、激光头和摄像装置，分别用于进行旋翼尾流测量、旋翼相位锁定、照亮旋翼尾流的测量区域内的示踪粒子；锁相测量方法对观测区域内的示踪粒子进行捕捉，得到观测区域的速度场，锁相测量方法针对测量区域进行对焦和标定，对相位角的转轴标定点进行锁定，针对测量区域照亮示踪粒子并进行数据采集和数据分析，直到全部测量区域的数据采集完毕。本发明结合了相位锁定测量和相位平均技术，实现了伪时间解析的三维速度场测量并抑制了瞬态SPIV测量的较高误差问题，实现了指定相位角的测量，得到准确的流场分析结果。

技术领域

本发明涉及一种同步移测机构和锁相测量方法，尤其涉及一种旋翼尾流SPIV测量同步移测机构和锁相测量方法。

背景技术

旋翼作为直升机的主要升力和操纵部件，其尾流结构对直升机的飞行性能和可靠性具有直接影响。因为旋翼尾流场包含空气动力学的多种复杂特性，如流场的整体旋转性、非定常性、非线性、三维效应、流场中的桨尖涡结构、桨-涡干扰、桨叶局部区域的动力分离等，流动结构的实验测量非常困难。

SPIV(Stereoscopic Particle Image Velocimetry)技术是一种通过在流体中均匀布撒与流体密度相近的粒子，并利用立体视觉原理，采用两台CCD相机离轴布置对激光片照亮的同一观测区进行粒子图像采集，之后通过对所采得的粒子图像进行互相关等一系列计算，最终得到该观测区域的粒子空间位移信息的流动观测技术。因此，SPIV是一种可以测量流场中一个二维切面上的三分量速度场的实验测量方法，可以获得高精度的旋翼尾流时空演化速度场数据。

SPIV测量旋翼尾流过程中，为了得到流动的全局特性和时空演化特性，往往需要沿下游方向选取多个站位，进行二维切面三分量速度场测量。根据SPIV技术的测量要求，需要调节两台CCD相机焦距与激光片重合于测量切面，之后进行标定，调节和标定过程难度较大且复杂。目前针对旋翼尾流SPIV测量过程中，每个测量站位均需进行一次调节和标定，导致实验难度大，效率低。此外，现有技术还存在旋翼转速快，SPIV时间解析能力有限等缺陷，无法准确刻画旋翼尾流特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋翼尾流SPIV测量同步移测机构和锁相测量方法，可实现一次对两台CCD相机和激光片进行调节并标定，保证标定好的相机和激光片系统同步自动移动并依此测量所有站位，解决现有技术存在的缺憾；同时，结合相位锁定和SPIV测量技术，解决了旋翼转速快、SPIV时间解析能力限制的问题，实现了伪时间解析的三维速度场测量并抑制了瞬态SPIV测量的较高误差问题。

本发明采用如下技术方案实现：

一种旋翼尾流SPIV测量同步移测机构，其特征在于，包括一个结构支架，在结构支架上安装有旋翼模型、传感器、激光头和摄像装置，其中：

旋翼模型，用于进行旋翼尾流测量；

传感器，用于旋翼相位锁定；

激光头，用于照亮旋翼尾流的测量区域内的示踪粒子；

摄像装置，用于对观测区域内的示踪粒子进行捕捉，得到观测区域的速度场；

激光头和摄像装置在导轨驱动电机的作用下进行同步运动，对示踪粒子进行数据采集。

进一步的，在结构支架上安装有驱动导轨和驱动电机，驱动导轨沿垂直方向设置，摄像装置和激光头分别安装在驱动导轨上，在驱动电机的带动下沿垂直方向同步向上运动或向下运动。

进一步的，摄像装置包括两个CCD相机。

进一步的，传感器安装在固定支架上，与旋翼转轴标定点在同一水平面，传感器对转轴标定点进行锁定。