一种测压装置及测压方法与流程

[0001]
本发明属于风洞试验技术领域，尤其涉及一种测压装置及测压方法。


背景技术：

[0002]
结冰是飞行过程中时刻关注的问题之一，结冰将致使飞机迎风模型的气动外形遭到破坏，影响飞行性能。因此，研究飞机模型在不同气象环境下的结冰情况，确保飞行安全和促进防除冰手段是非常有意义的。
[0003]
目前，飞机结冰的相关研究主要依靠成熟的特种结冰风洞开展条件性试验来完成，其中结冰风洞为试验创造了一个模拟真实飞行结冰的环境，但结冰还会受到飞行姿态约束，确切指飞机的攻角。
[0004]
因此，针对结冰风洞和飞机模型两个变量，可进行不定攻角相同环境和定攻角不同环境的试验，考虑两者相对于飞行实践的重要性，结冰风洞主要以开展不同结冰环境，模型定攻角的试验验证为主。因此，模型攻角则为试验的立足点，而模型攻角又取决于模型的表面压力分布。对于模型攻角的确定，通常采用以下方式计算：首先由前期仿真计算获得模型的理论表面压力分布，再实际转动模型相对于风洞流场的角度，并测量其实际表面压力分布，将实际表面压力分布与对应模型攻角的理论表面压力分布比较，最终确定模型攻角。
[0005]
然而，在模型攻角寻找过程中，将不断的改变模型攻角，模型攻角改变后，测量模型的表面压力分布。由于模型攻角的变化，会致使模型表面压力同时发生变化，利用现有的测压手段，存在传感器过量程的风险，若要避免风险，则需停止设备重新运行风洞，便会造成较大的资源浪费。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种测压装置及测压方法，旨在解决现有技术中的测压存在过量程的技术问题。
[0007]
本发明提供了一种测压装置，其包括差压扫描阀、变压腔和定压腔，其中：所述差压扫描阀包括测压端和参考端，所述测压端与所述定压腔相连；所述变压腔的第一端与所述参考端相连，所述变压腔的第二端与所述定压腔相连，且于所述变压腔与所述定压腔之间还设置有截止阀，所述变压腔的第三端上还依次连接有电磁阀和压力调节器；所述定压腔上连接有绝压传感器；所述差压扫描阀与扫描阀主机相连，所述截止阀、电磁阀、压力调节器均与压力控制器相连，所述绝压传感器与绝压采集设备相连；所述扫描阀主机、所述压力控制器、所述绝压采集设备均与测压主机相连。
[0008]
本发明还提供了一种测压方法，其包括如下步骤：步骤s10：将测压装置中的测压端与位于结冰风洞内的试验模型的各测点相连，其中，所述测压装置包括差压扫描阀、变压腔和定压腔，所述差压扫描阀包括测压端和参考端，所
述测压端还与所述定压腔相连；所述变压腔的第一端与所述参考端相连，所述变压腔的第二端与所述定压腔相连，且于所述变压腔与所述定压腔之间还设置有截止阀，所述变压腔的第三端上还依次连接有电磁阀和压力调节器；所述定压腔上连接有绝压传感器；所述差压扫描阀与扫描阀主机相连，所述截止阀、电磁阀、压力调节器均与压力控制器相连，所述绝压传感器与绝压采集设备相连；所述扫描阀主机、所述压力控制器、所述绝压采集设备均与测压主机相连；步骤s20：结冰风洞处于静止状态，通过调整压力调节器，使调整后的变压腔内的压力、调整后的定压腔内的压力、处于静止状态的结冰风洞的内部压力相等；步骤s30：结冰风洞处于起风状态，使差压扫描阀的读数位于所述差压扫描阀的量程两侧；步骤s40：结冰风洞内的风速稳定，改变试验模型的攻角，使差压扫描阀的读数位于所述差压扫描阀的量程两侧；步骤s50：计算各测点的压力。
[0009]
进一步地，所述步骤s20包括如下步骤：步骤s21：使截止阀处于开启状态，获取结冰风洞处于静止状态时的各测点的初始差压，计算结冰风洞处于静止状态时的平均初始差压，其中，，i为各测点的序号，n为测点的数量；步骤s22：使电磁阀处于打开状态，并以为反馈量控制压力调节器，使得结冰风洞处于静止状态时的各测点的调整差压满足，其中，为结冰风洞处于静止状态时的各测点的调整压力；步骤s23：使截止阀处于关闭状态。
[0010]
进一步地，所述步骤s30包括如下步骤：步骤s31：获取结冰风洞处于起风状态时的各测点的初始差压，并计算中的最大值，计算中的最小值，计算结冰风洞处于起风状态时的各测点中的初始最大压力和初始最小压力，其中，，为结冰风洞处于起风状态时的变压腔内的初始压力；步骤s32：当时，使电磁阀处于打开状态，
并以为反馈量控制压力调节器，使得结冰风洞处于起风状态时的变压腔内的调整压力满足。
[0011]
进一步地，在执行完步骤s32之后，或者当时，执行如下所述的步骤s33：结冰风洞内的风速增大，获取结冰风洞处于风速增大状态时的各测点的初始差压，并计算中的最大值，计算中的最小值；使电磁阀处于打开状态，并以为反馈量控制压力调节器，使得结冰风洞处于风速增大状态时的变压腔内的调整压力满足，为结冰风洞处于风速增大状态时的变压腔内的初始压力。
[0012]
进一步地，所述步骤s40还包括如下步骤：步骤s41：获取结冰风洞处于风速稳定状态时的各测点的初始差压，并计算中的最大值，计算中的最小值；步骤s42：使电磁阀处于打开状态，并以为反馈量控制压力调节器，使得结冰风洞处于风速稳定状态时的变压腔内的调整压力满足，其中，为结冰风洞处于风速稳定状态时的变压腔内的初始压力。
[0013]
进一步地，所述步骤s50还包括如下步骤：步骤s51：获取结冰风洞处于风速稳定状态、且变压腔内的压力处于调整压力时的各测点的差压；获取结冰风洞处于风速稳定状态、且变压腔内的压力处于调整压力时的定压腔的差压；步骤s52：计算各测点在结冰风洞处于风速稳定状态、且变压腔内的压力处于调整压力时的压力，其中，。
[0014]
本发明相对于现有技术至少具有如下技术效果：1.本发明中，发现了现有技术的测压过程中的差压扫描阀过量程的原因在于，差压扫描阀的读数位于差压扫描阀的量程一侧，而本发明的测压装置及测压方法中，通过将差压扫描阀的读数设置于差压扫描阀的量程的两侧，从而保障了差压扫描阀的安全；2.由于设置有可改变压力的变压腔，因此，可以通过调整变压腔内的压力，从而改变差压扫描阀的参考端的压力，因而，可以主动调节差压扫描阀中的读数，从而可以使差压扫描阀中的读数位于差压扫描阀的量程的两侧；3.本发明还提供了结冰风洞处于不同状态之下的压力的具体调整方法，因而可以使结冰风洞处于起风状态时的差压扫描阀的读数位于所述差压扫描阀的量程两侧；使结冰风洞处于风速稳定、且改变试验模型的攻角时的差压扫描阀的读数位于所述差压扫描阀的量程两侧；4.变压腔上并不需要设置绝压传感器，通过定压腔和差压扫描阀即可获取变压腔内的压力，而变压腔内的压力变化较大，如果在变压腔上设置绝压传感器，则很可能造成变压腔上的绝压传感器超量程，因而，进一步提高了测量的安全性。
附图说明
[0015]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面所描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]
图1是本发明实施例提供的一种测压装置的示意图；图2是本发明实施例提供的一种测压方法的示意图。
具体实施方式
[0017]
在下文中将参考附图对本发明的各方面进行更充分的描述。然而，本发明可以具体化成许多不同形式且不应解释为局限于贯穿本发明所呈现的任何特定结构或功能。相反地，提供这些方面将使得本发明周全且完整，并且本发明将给本领域技术人员充分地传达本发明的范围。基于本文所教导的内容，本领域的技术人员应意识到，无论是单独还是结合本发明的任何其它方面实现本文所公开的任何方面，本发明的范围旨在涵盖本文中所公开的任何方面。例如，可以使用本文所提出任意数量的装置或者执行方法来实现。另外，除了本文所提出本发明的多个方面之外，本发明的范围更旨在涵盖使用其它结构、功能或结构和功能来实现的装置或方法。应可理解，其可通过权利要求的一或多个元件具体化本文所公开的任何方面。
[0018]
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或模型的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或模型。
[0019]
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0020]
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0021]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0022]
本发明的发明人在进行试验模型表面压力的测量时，发现造成传感器过量程的主要原因在于传感器的读数位于量程的一侧，对于传感器的读数位于量程的一侧的解释如下：假如传感器的量程为[-r,r]，而在测试中的读数均大于等于0，或者测试中的读数均小于等于0，因此，当试验模型表面压力稍有变化，就很容易使测试中的读数大于r,或者很容易使测试中的读数小于-r，从而损坏传感器。
[0023]
本发明的发明人在发现如上所述的过量程的原因之后，通过将传感器的读数设置于量程的两侧，同时利用压力控制，从而保障传感器的安全，具体地，本发明中的传感器的读数设置于量程的两侧指的是传感器读数中既有位于零位左侧的，也有位于零位右侧的，举例如下：假如传感器的量程为[-r,r]，而在测试中，既有大于等于0的读数，也有小于0的读数。
[0024]
如图1所示，本发明实施例提供了一种测压装置，其包括差压扫描阀2、变压腔3和定压腔4，其中：所述差压扫描阀2包括测压端21和参考端22，所述测压端21与所述定压腔4相连；所述差压扫描阀2以参考端22为基准，获取测量端21与参考端22之间的压力差值，差压扫描阀2的量程小、精度高；由于所述测压端21与所述定压腔4相连，因此，通过差压扫描阀2可以获取定压腔4与参考端22之间的差压；另外，测压端21的数量为多个，因此，可以同时测量多个测点的差压。
[0025]
进一步地，所述变压腔3的第一端31与所述参考端22相连，所述变压腔3的第二端32与所述定压腔4相连，且于所述变压腔3与所述定压腔4之间还设置有截止阀5，所述变压腔3的第三端33上还依次连接有电磁阀8和压力调节器9；由于所述变压腔3的第一端31与所述参考端22相连，因此，变压腔3的压力即为与所述参考端22的压力；当开启截止阀5时，变压腔3与定压腔4内的压力相等；当开启电磁阀8时，通过调节压力调节器9可以调整变压腔3内的压力。
[0026]
所述定压腔4上连接有绝压传感器6，通过绝压传感器6可以获取定压腔4内的压力；所述差压扫描阀2与扫描阀主机7相连，所述截止阀5、电磁阀8、压力调节器9均与压力控制器10相连，所述绝压传感器6与绝压采集设备11相连；所述扫描阀主机7、所述压力控制器10、所述绝压采集设备11均与测压主机12相连。
[0027]
通过扫描阀主机7可以读取差压扫描阀2中的数据，而通过测压主机12可以将差压扫描阀2中的数据数值化；通过压力控制器10可以读取压力调节器9中的数据，而通过测压主机12可以将压力调节器9中的数据数值化；通过绝压采集设备11可以读取绝压传感器6中的数据，而通过测压主机12可以将绝压传感器6中的数据数值化。
[0028]
本发明实施例中，由于设置有可改变压力的变压腔3，因此，可以通过调整变压腔3
内的压力，从而改变差压扫描阀2的参考端22的压力，因而，可以主动调节差压扫描阀2中的读数，关于具体如何使差压扫描阀2中的读数位于差压扫描阀2的量程的两侧，详细描述于如下所述的测压方法中。
[0029]
如图2所示为本发明实施例中的一种测压方法，其包括如下步骤：步骤s10：将测压装置中的测压端21与位于结冰风洞内的试验模型1的各测点相连，因此，可以通过差压扫描阀2测量各测点与参考端22之间的差压；其中，所述测压装置包括差压扫描阀2、变压腔3和定压腔4，所述差压扫描阀2包括测压端21和参考端22，所述测压端21还与所述定压腔4相连；所述变压腔3的第一端31与所述参考端22相连，所述变压腔3的第二端32与所述定压腔4相连，且于所述变压腔3与所述定压腔4之间还设置有截止阀5，所述变压腔3的第三端33上还依次连接有电磁阀8和压力调节器9；所述定压腔4上连接有绝压传感器6；所述差压扫描阀2与扫描阀主机7相连，所述截止阀5、电磁阀8、压力调节器9均与压力控制器10相连，所述绝压传感器6与绝压采集设备11相连；所述扫描阀主机7、所述压力控制器10、所述绝压采集设备11均与测压主机12相连；步骤s20：结冰风洞处于静止状态，通过调整压力调节器9，使调整后的变压腔3内的压力、调整后的定压腔4内的压力、处于静止状态的结冰风洞的内部压力相等；步骤s30：结冰风洞处于起风状态，使差压扫描阀2的读数位于所述差压扫描阀2的量程两侧；步骤s40：结冰风洞内的风速稳定，改变试验模型的攻角，使差压扫描阀2的读数位于所述差压扫描阀2的量程两侧；步骤s50：计算各测点的压力。
[0030]
本发明的测压方法中，在结冰风洞处于非静止状态时，均使差压扫描阀2的读数位于所述差压扫描阀2的量程两侧，因此，能够更好地保障差压扫描阀2的测量安全性。
[0031]
进一步地，所述步骤s20包括如下步骤：步骤s21：使截止阀5处于开启状态，获取结冰风洞处于静止状态时的各测点的初始差压，计算结冰风洞处于静止状态时的平均初始差压，其中，，i为各测点的序号，n为测点的数量；步骤s22：使电磁阀8处于打开状态，并以为反馈量控制压力调节器9，使得结冰风洞处于静止状态时的各测点的调整差压满足，其中，为结冰风洞处于静止状态时的各测点的调整压力；步骤s23：使截止阀5处于关闭状态。
[0032]
通过上述步骤，即可获得处于静止状态的结冰风洞的内部压力，同时，通过关闭截止阀5，从而将变压腔3与定压腔4之间的通路断开，调整后的定压腔4内的压力将
始终保持不变，为后续测压提供基础。
[0033]
另外，本发明实施例中，不需要在变压腔3上设置用于检测变压腔3内的压力的绝压传感器，即可计算得到变压腔3内压力，具体地，的计算如下：其中，为结冰风洞处于静止状态时的定压腔4的差压。
[0034]
进一步地，所述步骤s30包括如下步骤：步骤s31：获取结冰风洞处于起风状态时的各测点的初始差压，并计算中的最大值，计算中的最小值，计算结冰风洞处于起风状态时的各测点中的初始最大压力和初始最小压力，其中，，为结冰风洞处于起风状态时的变压腔3内的初始压力；的计算如下：其中，为结冰风洞处于起风状态时的定压腔4的初始差压。
[0035]
步骤s32：当时，使电磁阀8处于打开状态，并以为反馈量控制压力调节器9，使得结冰风洞处于起风状态时的变压腔3内的调整压力满足。
[0036]
通过上述调整之后，则可以使结冰风洞处于起风状态时的各测点中的最大调整压力和最小调整压力满足，其中，，为结冰风洞处于起风状态时的各测点的调整差压，为中的最大值，为中的最小值；因此，在结冰风洞处于起风状态时，经过调整之后，可以使差压扫描阀2的读数位于所述差压扫描阀2的量程两侧。
[0037]
进一步地，在执行完步骤s32之后，或者当时，执行如下所述的步骤s33：结冰风洞内的风速增大，获取结冰风洞处于风速增大状态时的各测点的初始差压，并计算中的最大值，计算中的最小值；使电磁阀8处于打开状态，并以为反馈量控制压力调节器9，使得结冰风洞处于风速增大状态时的变压腔3内的调整压力满足，为结冰风洞处于风速增大状态时的变压腔3内的初始压力。
[0038]
因此，在结冰风洞处于风速增大状态时，经过调整之后，同样可以使差压扫描阀2的读数位于所述差压扫描阀2的量程两侧。
[0039]
进一步地，所述步骤s40还包括如下步骤：步骤s41：获取结冰风洞处于风速稳定状态时的各测点的初始差压，并计算中的最大值，计算中的最小值；步骤s42：使电磁阀8处于打开状态，并以为反馈量控制压力调节器9，使得结冰风洞处于风速稳定状态时的变压腔3内的调整压力满足，其中，为结冰风洞处于风速稳定状态时的变压腔3内的初始压力。
[0040]
其中，的计算如下：其中，为结冰风洞处于风速稳定状态时的定压腔4的初始差压。
[0041]
因此，在结冰风洞处于风速稳定状态时，经过调整之后，同样可以使差压扫描阀2的读数位于所述差压扫描阀2的量程两侧。
[0042]
进一步地，所述步骤s50还包括如下步骤：步骤s51：获取结冰风洞处于风速稳定状态、且变压腔3内的压力处于调整压力时的各测点的差压；获取结冰风洞处于风速稳定状态、且变压腔3内的压力处于调整压力时的定压腔4的差压；
步骤s52：计算各测点在结冰风洞处于风速稳定状态、且变压腔3内的压力处于调整压力时的压力，其中，。
[0043]
本发明中，一方面，可以使差压扫描阀中的读数位于差压扫描阀的量程的两侧，提高了测量的安全性；另一方面，变压腔上并不需要设置绝压传感器，通过定压腔和差压扫描阀即可获取变压腔内的压力，而变压腔内的压力变化较大，如果在变压腔上设置绝压传感器，则很可能造成变压腔上的绝压传感器超量程，因而，进一步提高了测量的安全性。
[0044]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。