[发明专利]一种适用于1米量级高速风洞试验的模型倾角测量装置

说明书

本发明公开了一种适用于1米量级高速风洞试验的模型倾角测量装置。本发明的适用于1米量级高速风洞试验的模型倾角测量装置基于高精度石英倾角仪，集成了振动传感器、陀螺仪和温度传感器，通过采用多物理量敏感与数据融合补偿算法，实现了1米量级高速风洞试验环境下模型倾角的高精度测量。本发明的适用于1米量级高速风洞试验的模型倾角测量装置能够适用于工况恶劣复杂的高速风洞试验环境，有效减小了振动误差和干扰加速度导致的模型倾角测量误差，具有测试精度高、量程范围大的特点。

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种适用于1米量级高速风洞试验的模型倾角测量装置。

背景技术

相对于光学测量、基于应力应变的力学测量等技术手段，基于惯性技术的姿态测量具有直接检测、精度高等特点，普遍应用于工业测控、飞行器航姿测量、风洞模型测姿。目前，模型姿态角测量传感器主要应用在准静态环境下，工作环境无振动或振动极小，这种工况下可单独采用一只石英倾角仪实现±0.01°的检测精度。但是，在1米量级高速风洞试验应用中，振动、干扰加速度、以及由于安装失准引起的耦合误差等干扰因素，将严重影响测量精度，故无法采用单只倾角仪实现复杂力学环境下的高精度姿态测量；而高精度惯性测量单元往往受体积限制无法安装在1米量级风洞模型内部。因此亟需发展一种一种适用于1米量级高速风洞试验的模型倾角测量装置，实现高速风洞试验条件下模型倾角的高精度动态测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于1米量级高速风洞试验的模型倾角测量装置。

本发明的适用于1米量级高速风洞试验的模型倾角测量装置，其特点是，所述的模型倾角测量装置包括支撑框架，和固定在支撑框架的下表面并且包覆在支撑框架的上方、左侧和右侧的“门”字型的外壳；

支撑框架的底部下表面为安装平面，固定安装在模型内部的安装表面上；

支撑框架的上部设置有顶部平台，顶部极板为水平放置方形平板，顶部极板的四个顶角固定在顶部平台的对应位置，顶部极板整体悬空，顶部极板上固定有X轴振动传感器、AD模块和电源模块；

支撑框架的左侧设置有左侧平台，左侧极板为竖直放置方形平板，左侧极板的四个顶角固定在左侧平台的对应位置，左侧极板整体悬空，左侧极板上固定有Y轴振动传感器、陀螺仪、AD模块、电源模块、微处理器、温度传感器和DA模块；

支撑框架的右侧设置有右侧平台，右侧极板为与左侧极板平行的竖直放置方形平板，右侧极板的四个顶角固定在右侧平台的对应位置，右侧极板整体悬空，右侧极板上固定有Z轴振动传感器、AD模块和电源模块；

支撑框架的前端开有石英倾角仪的安装孔，石英倾角仪通过柱面配合和端面配合的方式固定在支撑框架上；

支撑框架的后端设置有后端平台，后极板为与左侧极板垂直的竖直放置的方形平板，后极板整体固定在后端平台上，后极板上固定有电连接器；

顶部极板的X轴振动传感器、左侧极板的Y轴振动传感器和右侧极板的Z轴振动传感器的信号分别经各自的AD模块进行快速AD转换后，传输至左侧极板的微处理器；左侧极板的陀螺仪和温度传感器的信号直接传输至左侧极板的微处理器； 石英倾角仪的信号经其内置高精度AD模块转换直接进入微处理器；微处理器输出两路输出信号，一路将石英倾角仪信号经DA模块转换为模拟信号输出，另一路将微处理器处理获得的模型倾角信号转换为数字信号采用RS-422通讯协议输出，两路信号均通过电连接器输出至风洞数采系统。

进一步地，所述的石英倾角仪为单轴石英倾角仪或者多轴石英倾角仪。

进一步地，所述的X轴振动传感器、Y轴振动传感器和Z轴振动传感器为单轴振动传感器。

进一步地，所述的陀螺仪为X轴方向单轴硅基微机械陀螺。

进一步地，所述的电连接器的电气接口连接±18V的直流电源、RS-422信号和石英倾角仪的±5V模拟信号。