[发明专利]一种基于柔性薄膜的扫描式测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于柔性薄膜的扫描式测量装置及测量方法，装置包括顶层薄膜和底层薄膜，所述顶层薄膜和底层薄膜上分别印刷有若干导电线路，在顶层薄膜与底层薄膜之间，顶层薄膜上的导电线路与底层薄膜上的导电线路投影在同一平面上，投影面上顶层薄膜的导电线路分别与底层薄膜的导电线路相互交叉，每一个交叉点处设置传感器，所述顶层薄膜、传感器、底层薄膜热熔为整体的测量薄膜。本发明因为柔性印刷电路工艺、离散压电薄膜掩模印刷工艺的空间分辨率很高；整个薄膜的空间分辨率小于1mm，远远高于传统的单点测量，采用了扫描式测量，其M×N个测量点的导线数量只有M+N条导线，远远小于传统单点测试方案的数量，极大的节约了空间。

技术领域

本发明属于流体力学领域，具体涉及到风洞试验领域中试验模型的表面参数测量的一种基于柔性薄膜的扫描式测量装置及测量方法。

背景技术

物理参数的测量技术广泛应用于多种工业领域，尤其是整个表面的分布测量能更多的反应物理信息，因而在工业应用中有很大的需求。

传统的测量方式主要是对表面单点的测量，主要采用在测试表面打孔并安装传感器来测量当地的参数。这类单点的测试精度通常比较高。如果将该类方法用于整个表面的压力或温度测量，需要打很多的孔来安装相应的传感器，对传感器的电路布置给模型的结构设计带来很大的挑战。在风洞试验中，传感器的安装间距大约为5mm~10mm，其空间分辨率无法满足流场分析的要求。

技术人员提出采用敏感漆的光学测量技术，该技术事先在模型表面均匀喷涂敏感漆，试验时通过特殊光源（如激光，紫外线）照射物面，其中敏感漆材料受激发释放出特定波长的光（如荧光），该光的强度与当地的温度或压力相关，然后通过光学系统采集释放的光波并对其分析从而得到相应的温度或压力分布。这类方法虽能得到整个表面的温度、压力分布，但是技术复杂，受光路制约大，后期图像处理难度大，整体精度不高。

发明内容

本发明的目的是在现有的柔性薄膜技术的基础上，采用印刷电路工艺设计一种能基于表面的矩阵测量装置，实现对模型的曲面进行物理参数的测量。

为了实现上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于柔性薄膜的扫描式测量装置，包括顶层薄膜和底层薄膜，所述顶层薄膜和底层薄膜上分别印刷有若干导电线路，

在顶层薄膜与底层薄膜之间，顶层薄膜上的导电线路与底层薄膜上的导电线路投影在同一平面上，投影面上顶层薄膜的导电线路分别与底层薄膜的导电线路相互交叉，每一个交叉点处设置传感器，所述顶层薄膜、传感器、底层薄膜热熔为整体的测量薄膜。

在上述技术方案中，所述顶层薄膜和底层薄膜上分别沿着相同方向印刷若干导电线路。

在上述技术方案中，所述底层薄膜与顶层薄膜的导电线路沿着相同方向进行交叉，传感器与交叉的导电线路构成网状结构。

在上述技术方案中，底层薄膜上相邻两根导电线路与顶层薄膜上相邻两根导电线路构成的四边形，四边形内镂空。

一种基于柔性薄膜的扫描式测量方法，包括以下步骤：

步骤一：将测量薄膜的顶层薄膜和底层薄膜上的导电线路通过连接排线输入到扫描数据采集卡；

步骤二：设定顶层薄膜上具有M根导电线路，底层薄膜上具有N根导电线路，其交叉点坐标为（M,N）；

步骤三：在一个周期内，通过控制电路对整个柔性薄膜上的M×N个节点进行输出信号的扫描，得到一组数据，

步骤四：对得到的M×N个输出信号建立相应的电路方程，并对其进行求解，得到每个节点测量参数的分布。

在上述技术方案中，将所述测量薄膜贴合在待测模型的曲面上，将所述连接排线、扫描数据采集卡设置在待测模型的内部，所述测量薄膜不破坏待测模型表面。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：