一种旋翼桨叶内嵌微型压力传感器的标定装置及其标定方法与流程

本发明涉及风洞试验领域，具体来说涉及一种旋翼桨叶内嵌微型压力传感器的标定装置及其标定方法。

背景技术：

直升机不同于其他飞行器，因具备空中悬停、垂直起降及低速机动等特点，在军事、民用领域得到广泛应用。随其功能应用的拓展，推动直升机技术研究不断深入。旋翼桨叶非定常载荷测量是直升机技术中的一项重要内容，国内外广泛采用旋翼桨叶表面内嵌压力传感器的方法进行，具有测试准度好、动态响应频率高的特点。

为得到准确的压力数据，开展旋翼桨叶非定常载荷测试前，需要对压力传感器进行标定。目前对压力传感器的标定方法，采用在嵌入前对压力传感器进行标定，标定完成后嵌入到旋翼桨叶内，待试验结束后再将压力传感器取出。目前的旋翼桨叶非定常载荷测试试验均采用这种传感器标定方法，但是这种方法存在如下问题：

首先，因为旋翼桨叶内嵌的压力传感器是高精度微型传感器，具有精密、小巧、贵重的特点，在传感器嵌入旋翼桨叶或取出的过程中易造成传感器损坏，并且不容易被发现；

其次，因为旋翼桨叶的每一次试验都需要对压力传感器进行标定，也就是说每标定一次，就必须在桨叶外进行，从而增加了传感器的损坏率；

最后，因为旋翼桨叶上每次试验是需要嵌入若干个传感器的，传感器标定后嵌入过程中不能排除已经有传感器损坏，但是却无法发现，从而使得在试验精度得不到保障。

介于旋翼桨叶内嵌传感器标定方法的不足，需要对其进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的是在现有标定方法的基础上，提出一种全新的标定装置和标定方法，解决目前所遇到的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种旋翼桨叶内嵌微型压力传感器的标定方法：

第一步：将内嵌若干微型压力传感器的旋翼桨叶置于密闭容器内，对密闭容器内进行压力和温度的调节，在达到目标温度和压力后通过密闭容器外部的数据采集系统完成微型压力传感器的数据采集，通过计算机对微型压力传感器的性能参数进行标定；

第二步：将第一步中标定完成的旋翼桨叶进行风洞试验，风洞试验结束后将旋翼桨叶闲置，闲置过程中可不取出嵌入到旋翼桨叶中的微型压力传感器；

第三步：当再次需要对旋翼桨叶进行风洞试验时，将完成步骤二后的旋翼桨叶再次进行步骤一的标定，再次完成微型压力传感器的标定。

在上述技术方案中，在密闭容器内，同时对若干个微型压力传感器进行标定，实现对旋翼桨叶进行整体标定。

在上述技术方案中，在微型压力传感器的标定过程中，通过数据采集可以快速确定每一个微型压力传感器的状态，并判断微型压力传感器是否处于故障状态。

一种旋翼桨叶内嵌微型压力传感器的标定装置，其特征在于包括密封容器、设置在密封容器内的温度传感器、压力传感器、加热器和用于放置旋翼桨叶的托盘，所述压力传感器、温度传感器和加热器通过信号线连接到密封容器外的数据采集系统和计算机，所述密封容器内与密封容器外部气源通过阀组连通。

在上述技术方案中，所述密封容器包括有密封舱门和舱体，所述舱门上设置有穿缸接头，所述舱体上设置有观察窗，密封舱门与舱体为金属制品，其内壁铺设隔热层。

在上述技术方案中，所述密封容器内设置有温度控制器，所述加热器为电加热管由温度控制器控制其工作，电加热管均匀设置在密封容器内。

在上述技术方案中，所述阀组包括有进气阀、排气阀和抽气阀，阀组均为电磁阀，每个电磁阀由计算机控制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

与传统标定方法相比，该标定装置实现了传感器嵌入桨叶后的整体标定，在试验前对嵌入桨叶传感器进行标定，杜绝试验开展前外界因素的影响；该标定装置能够对多片桨叶上所有传感器进行整体标定，有效提高了标定效率；风洞试验过程中，通过该装置对传感器进行标定，能够快速确认传感器状态，有效增强试验过程中传感器可靠性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的标定装置整体结构示意图；

图2是本发明的标定流程示意图；

其中：1是密封容器，2是容器舱门，3是数显压力表，4是数显温度表，5是观察窗，6是加热管，7是压力传感器，8是温度传感器，9是电磁阀组，10是穿缸接头，11是温度控制器，12是内嵌传感器旋翼桨叶，13是桨叶托盘，14是ni同步数据采集设备，15是程控电源，16标定计算机。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实施例的旋翼桨叶内嵌微型压力传感器标定装置包括恒温恒压容器、数据采集单元、压力调节单元、温度调节单元等四个部分。

其中恒温恒压容器包括密封容器、观察窗以及桨叶托盘三个部分，密封容器由低合金钢焊接制成，内表面铺设酚醛泡沫，其作用是为待标传感器提供恒温恒压的标定环境；观察窗由石英玻璃构成，位于标定区域正上方，用于监控标定过程；桨叶托盘由托盘、滑轮构成，用于支撑和运送桨叶。

数据采集单元包括穿缸接头和数采设备两个部分，穿缸接头由d型连接器构成，用于为传感器供电和输出电压信号，数采设备主要由同步数据采集设备构成，用于精确采集传感器输出电压信号。

压力调节单元包括高精度压力传感器、气源、数字压力表三个部分，高精度压力传感器采用高精度压力传感器，精度为0.04%，用于准确测量容器内部压力，气源采用静音气泵构成，用于为容器提供正/负压力，数字压力表采用数显压力表，便于掌握标定过程容器加压情况。

温度调节单元包括温度传感器、温度控制器、加热管三个部分，温度传感器采用贴片式铂电阻温度传感器，测量精度为0.1℃，用于容器内部温度测量；温度控制器采用电子式温控器，其原理是根据温度传感器反馈的温度信号，智能修正可调电源的输出电压，完成温度的精确控制，加热管采用1000w炭纤维石英电热管，用于容器内空气加热。

本实施例与现有方式不同的是，首先将若干个传感器嵌入到旋翼桨叶上不同位置，一旦嵌入后就不在取出，直到某一个传感器在标定过程中发现出现故障了，才对故障的传感器进行更换，其他的传感器均一直与旋翼桨叶为一体，进行每一次的标定。采用整体的标定与传统的单一标定相比，整体标定更能确保标定的准确性，并且不会因为旋翼桨叶表面因为更换传感器而导致标定准确率的下降。同时，采用整体标定的方式，可以使得旋翼桨叶适用于各类试验，不在像传统的单一标定方法每一次试验都得独立的进行标定，整体标定提升了试验效率。

具体实施过程为：如图1和图2所示，首先将内嵌微型压力传感器旋翼桨叶放置于桨叶托盘上，并运送至密封容器内观察窗的正下方。然后，将传感器的信号、电源引线通过穿缸接头引出，并关闭容器舱门。将穿缸接头引出的信号、电源引线分别与同步数据采集设备、程控电源连接。根据温度传感器反馈的温度信号，通过温度控制器调整其输出电流通断及大小，控制加热管加热功率，将容器内部温度调整至目标温度。通过标定计算机控制程控电源输出，控制电磁阀组通断，将容器内部压力调整至目标压力。待容器内部压力、温度恒定后，通过标定计算机控制同步数据采集设备完成所有压力传感器、温度传感器以及旋翼桨叶内嵌压力传感器的数据采集。通过标定计算机对标定数据进行处理，确定桨叶内嵌各个传感器的性能参数。

本实施例的标定装置，具有测量精度高、调节准度好、使用方便等特点，其压力调节范围为17kpa～170kpa，压力测量精度为0.04%，温度调节范围为环境温度至50℃，温度测量精度为0.1℃，装置总长3300mm，直径600mm。本实施例的标定装置可适用于翼展≤3m，弦长≤0.6m的多片旋翼桨叶同时标定，最多可同时完成80个内嵌微型压力传感器的整体标定。有效降低了造成测量失真的风险，同时有效提高了内嵌桨叶压力传感器标定效率。

本实施例在标定过程中，通过标定计算机同时对旋翼桨叶上的若干个内嵌微型压力传感器进行标定，可以同时确保微型压力传感器的系数可靠性，并能确保每一个微型压力传感器在桨叶中的状态，并快速的排查出故障传感器。本实施例的整体标定方法，可以确保旋翼桨叶在嵌入传感器后，一直循环标定使用，减少传感器在标定过程中的损失，并提高工作效率。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。