一种用于七孔探针的双转台机构及双半圆形校准方法

本发明涉及探针校准，尤其涉及一种用于七孔探针的双转台机构及双半圆形校准方法。

背景技术：

1、多孔探针在流场测量方面，具有设备使用和维护费用低、结构简单、方便使用、对测量环境的要求较低、响应快、精度高以及能够测量流场的大流动角度等优势。

2、常用的多孔探针包括三孔探针、五孔探针、七孔探针。随着探针孔数的增加，测量的范围也随之增加，七孔探针可测量的流场气流角度由五孔探针的±40°拓展到±70°，与较为成熟的五孔探针校准相比，七孔探针在校准时需要针对不同分区进行校准，为了获得完整可靠的数据，需要旋转七孔探针以确保每个探针孔都获得充分的测量，控制七孔探针位置的装置以及旋转方案的设计成为近年来研究的重点。

3、在对叶轮机械、管道、风洞等设备的来流进行测量时，以l型探针的使用最为广泛，l型探针可以从侧面伸入流场，尽可能减少对流场的扰动，获得较为准确的流场气动参数。l型探针的探头直段需要位于校准风洞的主流区进行校准，当l型探针的支杆长度较长时，如何进行旋转使l型探针不与控制七孔探针位置的装置发生干涉，也是当前研究的重点之一。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于七孔探针的双转台机构及双半圆形校准方法，使七孔探针在不与控制七孔探针位置的装置发生干涉的前提下，确保每个探针孔都获得充分的测量。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种用于七孔探针的双转台机构，包括：二维平移台和双转台机构，所述双转台机构安装在二维平移台上，所述二维平移台用于驱动双转台机构沿第一水平方向移动和沿第二水平方向移动，所述第一水平方向和第二水平方向相互垂直；

4、所述双转台机构包括七孔探针夹持机构、方位角转台和俯仰角转台，所述俯仰角转台的回转中心线垂直于水平面，所述方位角转台安装在俯仰角转台上，所述方位角转台的回转中心线垂直于俯仰角转台的回转中心线，所述七孔探针夹持机构安装在方位角转台上；

5、七孔探针夹持固定在所述七孔探针夹持机构上时，所述七孔探针的探头直段位于方位角转台的回转中心线上。

6、进一步的，所述二维平移台包括第一水平方向平移台和第二水平方向平移台，所述第一水平方向平移台安装在第二水平方向平移台上。

7、进一步的，所述俯仰角转台的旋转盘上固设有第一旋转板，所述第一旋转板上固定有转台固定座，所述方位角转台固定在转台固定座上，所述方位角转台的旋转盘上固设有第二旋转板，所述七孔探针夹持机构固定在第二旋转板上。

8、进一步的，还包括直角块，所述七孔探针夹持机构包括探针夹具和夹具转接板；

9、所述夹具转接板和第二旋转板通过直角块固定连接，所述探针夹具固定在夹具转接板上，所述探针夹具能够夹持固定七孔探针的支杆。

10、本发明还包括一种用于七孔探针的双转台机构的双半圆形校准方法，包括前述任一项所述的一种用于七孔探针的双转台机构，还包括以下步骤：

11、s1：采集第一个校准点的数据，第一个校准点的方位角为0°、俯仰角为-θ°；

12、s2：采集下一个校准点的数据，方位角转台7转动ɑ°，俯仰角转台保持不动，重复该过程直至方位角达到180°；

13、s3：方位角转台转动使方位角复位回到0°，俯仰角转台转动β°；

14、s4：重复步骤s1与步骤s2，直至俯仰角(-θ+β)°的校准点全部采集完成；

15、s5：进行下一个俯仰角的校准点采集，重复该过程直至俯仰角从-θ°到θ°的校准点全部采集完成。

16、进一步的，所述ɑ为5°，所述β为5°，所述θ为60°。

17、本发明的有益效果：

18、本发明提供的一种用于七孔探针的双转台机构，俯仰角只需要小角度旋转，通过使双转台机构的俯仰角转台的回转中心线垂直于水平面，使得俯仰角转台上的方位角转台和安装在方位角转台上的七孔探针夹持机构可以只在俯仰角转台远离校准风洞出口一侧的区域内动作，避免旋转时与校准风洞出口发生干涉；

19、通过二维平移台调整双转台机构的位置，使双转台机构上的七孔探针的探头直段处于校准风洞出口的主流区内，相比于人工调整双转台机构的位置，更准确、更省力；

20、七孔探针校准时想要获得完整可靠的数据，需要七孔探针的俯仰角从0°到θ°变化，需要七孔探针的方位角从0°到360°变化，本发明提供的一种用于七孔探针的双转台机构的双半圆形校准方法，通过俯仰角转台按照一定的步进角度旋转，使俯仰角从-θ°到θ°变化，通过方位角转台按照一定的步进角度旋转，使方位角从0°到180°变化，通过遍历测试不同的角度，以完全覆盖七孔探针未来需要的测量范围，确保每个探针孔都获得充分的测量；

21、同时，由于七孔探针校准时不再进行周向360°旋转，而是分解为2个180°旋转，七孔探针只在方位角转台远离俯仰角转台一侧的区域内活动，使得七孔探针的支杆始终远离俯仰角转台，有效避免七孔探针与控制探针位置的双转台机构在旋转时发生干涉，使得七孔探针的校准不受支杆长度限制。

技术特征：

1.一种用于七孔探针的双转台机构，其特征在于，包括：二维平移台和双转台机构，所述双转台机构安装在二维平移台上，所述二维平移台用于驱动双转台机构沿第一水平方向移动和沿第二水平方向移动，所述第一水平方向和第二水平方向相互垂直；

2.根据权利要求1所述的一种用于七孔探针的双转台机构，其特征在于，所述二维平移台包括第一水平方向平移台(10)和第二水平方向平移台(12)，所述第一水平方向平移台(10)安装在第二水平方向平移台(12)上。

3.根据权利要求1所述的一种用于七孔探针的双转台机构，其特征在于，所述俯仰角转台(11)的旋转盘上固设有第一旋转板(9)，所述第一旋转板(9)上固定有转台固定座(8)，所述方位角转台(7)固定在转台固定座(8)上，所述方位角转台(7)的旋转盘上固设有第二旋转板(6)，所述七孔探针夹持机构固定在第二旋转板(6)上。

4.根据权利要求3所述的一种用于七孔探针的双转台机构，其特征在于，还包括直角块(5)，所述七孔探针夹持机构包括探针夹具(3)和夹具转接板(4)；

5.一种用于七孔探针的双转台机构的双半圆形校准方法，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的一种用于七孔探针的双转台机构，还包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种用于七孔探针的双转台机构的双半圆形校准方法，其特征在于，所述ɑ为5°，所述β为5°，所述θ为60°。

技术总结
本发明公开了一种用于七孔探针的双转台机构及双半圆形校准方法，包括：二维平移台和双转台机构，双转台机构安装在二维平移台上，二维平移台用于驱动双转台机构沿第一水平方向移动和沿第二水平方向移动，第一水平方向和第二水平方向相互垂直；双转台机构包括七孔探针夹持机构、方位角转台和俯仰角转台，俯仰角转台的回转中心线垂直于水平面，方位角转台安装在俯仰角转台上，方位角转台的回转中心线垂直于俯仰角转台的回转中心线，七孔探针夹持机构安装在方位角转台上；七孔探针夹持固定在七孔探针夹持机构上时，七孔探针的探头直段位于方位角转台的回转中心线上。在不与控制七孔探针位置的装置发生干涉的前提下，确保每个探针孔都获得充分的测量。

技术研发人员：辛建池,吴化银,田志涛,陆华伟,彭本利,王艺霖
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17