智能风洞激光加工方法以及智能风洞的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风洞领域，尤其涉及一种智能风洞激光加工方法以及智能风洞。
【背景技术】
[0002]风洞是是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。为了通过风洞实验获得动力实验的数据，既要正确地测量模型的气动特性，还要正确地测量风洞的气流参数，需要测量的模型的气动特性通常有力和力矩、压力分布和热流分布等。在风洞测量中广泛使用小型化、高精度的电信号传感器，这类传感器往往需要贴装在风洞管道和模型的表面，通过大量的导线将信号引出，但是这种方式往往会改变模型表面的流体特性，如压力传感器、热电偶、热膜；另一种测量为非接触测量，因其不在流场中插入探测仪器，对流场不产生额外干扰，因而得到越来越多的应用，比如测量压力的压敏涂层和测量温度的感温涂层，但是涂层材料的工作温区比较窄，而风洞的工作温度低温时可以达到_250°C，高温时甚至可以达到2000°C以上，在低温或高温时涂层容易受到破坏造成测量误差。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种智能风洞激光加工方法，旨在用于解决现有的风洞的传感器的测量精度不高的问题。
[0004]本发明是这样实现的:
[0005]本发明提供一种智能风洞激光加工方法，包括以下工艺步骤:
[0006]采用激光加工成型各种第一传感器，且于成型后的风洞的内壁对应各所述第一传感器的安装处均加工有第一凹槽；
[0007]于每一所述第一凹槽的底部激光加工有贯穿所述风洞的内壁的第一通孔；
[0008]向每一所述第一通孔内填塞绝缘材料，所述绝缘材料密封对应的所述第一通孔；
[0009]于所述绝缘材料内激光加工有第二通孔，采用导电材料填塞所述第二通孔形成第一微互连；
[0010]将每一所述第一传感器安设于对应的所述第一凹槽内，所述第一传感器与对应的所述第一微互连电连接，且所述第一传感器朝向所述第一凹槽外侧的表面与和其临近的所述风洞内壁相平，且两者之间平滑接触。
[0011 ] 进一步地，激光成型各种第二传感器，于成型模型壳体上加工有与各所述第二传感器一一对应的第二凹槽，将每一所述第二传感器安设于对应的所述第二凹槽内，所述第二传感器朝向所述第二凹槽外侧的表面与和其临近的所述模型壳体的外表面相平，且两者之间平滑接触。
[0012]进一步地，所述模型壳体通过支架固定于所述风洞内，各所述第二传感器与外界导线之间均通过第二微互连电连接，且各所述第二微互连均加工于所述模型壳体、所述支架以及所述风洞内壁内。
[0013]进一步地，在激光加工的过程中，激光器为采用集成有纳秒、皮秒以及飞秒激光的多波长光纤激光器，且所述多波长光纤激光器由实时监控系统控制激光加工精度。
[0014]进一步地，先采用纳秒激光粗加工各所述第一传感器，然后采用皮秒激光或飞秒激光精加工各所述第一传感器。
[0015]进一步地，采用纳秒激光加工各所述第一凹槽，且每一所述第一凹槽的形状尺寸与和其对应的所述第一传感器的形状尺寸相同。
[0016]具体地，所述实时监控系统包括用于检测所述第一传感器的外形与微观结构的若干检测仪器，各所述检测仪器分别为红外摄像仪、扫描电镜、质谱仪以及X射线衍射仪。
[0017]进一步地，所述风洞内低温低于_252°C，高温在2000°C?3000°C之间。
[0018]具体地，所述绝缘材料为耐高低温的陶瓷，且为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、氮化物陶瓷以及硅化物陶瓷中的一种或多种，或者所述绝缘材料为金刚石。
[0019]本发明还提供一种智能风洞，包括实验段以及设置于所述实验段内的模型壳体，于所述实验段的内壁对应所述模型壳体处开设有至少一个第一凹槽，于每一所述第一凹槽内均设置有第一传感器，所述第一传感器朝向所述第一凹槽外侧的表面与和其临近的所述实验段内壁相平，且两者之间平滑接触，每一所述第一传感器与外界线路之间的第一微互连均沿对应的所述第一凹槽的底面穿过所述实验段的内壁。
[0020]进一步地，所述模型壳体上开设有至少一个第二凹槽，于每一所述第二凹槽内均设置有第二传感器，所述第二传感器朝向所述第二凹槽外侧的表面与和其临近的所述模型壳体的外表面相平，且两者之间平滑接触，所述模型壳体通过支架固定于所述实验段内，每一所述第二传感器与外界线路之间的第二微互连均由对应的所述第二凹槽的底面依次穿过所述模型壳体、所述支架以及所述实验段的内壁。
[0021]具体地，每一所述第一微互连均包括由其中一所述第一凹槽的底面穿过所述实验段内壁的第一通孔以及位于所述第一通孔轴线上且沿所述第一通孔长度方向设置的第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔之间填塞有绝缘层，所述第二通孔内填塞有导电层，所述导电层与和其对应的所述第一传感器电连接。
[0022]本发明具有以下有益效果:
[0023]本发明的激光加工方法中，采用激光加工成型各第一传感器，且在风洞内壁对应各第一传感器安装位置处开设有第一凹槽，将第一传感器安装于对应的第一凹槽内，第一传感器朝向第一凹槽外侧的表面与和其临近的风洞内壁相平，且两者之间平滑接触，即当将第一传感器安设于风洞内壁上时，风洞内壁还是为一整体，同时各第一传感器与外界线路之间均通过各第一微互连进行电连接，而第一微互连位于风洞内壁上，均不会凸显于风洞内，对此可以在保证第一传感器耐高低温的情况下，还能够有效避免各第一传感器以及第一微互连对测试结果的干扰，可以更精确、实时以及快速测量风洞的各项参数。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0025]图1为本发明实施例提供的智能风洞的结构示意图；
[0026]图2为图1中A-A向的剖面图；
[0027]图3为图1的智能风洞的第一传感器与第一微互连的结构示意图；
[0028]图4为图1的智能风洞的第一凹槽内加工第一通孔的结构示意图；
[0029]图5为图1的智能风洞的第一通孔内填塞绝缘层的结构示意图；
[0030]图6为图1的智能风洞的第二通孔内填塞导电层的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]本发明实施例提供一种智能风洞激光加工方法，主要采用激光加工以实现对各传感器的安装，其包括以下工艺步骤:
[0033]参见图1-图6，采用激光加工成型各种第一传感器131，第一传感器131主要安装于风洞的内壁132上，具体为风洞的实验段13内壁132上，其部分零部件可以采用激光3D打印技术完成，可以具有较高的精确度，预先成型洞体1，且在成型后的风洞内壁132对应各第一传感器131的安装处均加工有第一凹槽133，对于各第一凹槽133均由风洞内壁132向内侧凹陷形成，用于安装固定每一第一传感器131 ;
[0034]在第一凹槽133成型后，于每一第一凹槽133的底部加工有第一通孔161，由于第一通孔161的尺寸都比较小，对此采用激光加工，且成型后的第一通孔161贯穿风洞的内壁132，一般地，第一通孔161为直线孔，其可沿第一凹槽133的深度方向延伸并贯穿对应处的风洞内壁132 ；
[0035]向每一第一通孔161内均填塞有绝缘材料，且绝缘材料密封与其对应的第一通孔161，即在钻取第一通孔161后，再采用绝缘材料填充该第一通孔161 ;
[0036]在第一通孔161填塞的绝缘材料上继续加工有第二通孔162，对于第二通孔162也采用激光加工，第二通孔162沿和其对应的第一通孔161的长度方向设置，且贯穿第一通孔161内的绝缘材料，然后在第二通孔162内填塞导电材料，从而可以形成第一微互连16，对于导电材料通常采用铜、金、镍、铂、钨等多种金属；
[0037]在第一微互连16制作完成后，将每一第一传感器131均安设于与其