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空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)，包括空氣射流發(fā)生裝置、試驗樣片、動態(tài)壓力傳感器、激光器、光電倍增管、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。空氣射流發(fā)生裝置由空氣源通過輸氣管依次連接截止閥、減壓閥和快速閥組成。試驗樣片設置在空氣射流發(fā)生裝置的快速閥正前方，試驗樣片表面噴涂有壓敏涂料，動態(tài)壓力傳感器埋于試驗樣片表面。面對試驗樣片在空氣射流發(fā)生裝置一側(cè)設置激光器和光電倍增管，空氣射流發(fā)生裝置的快速閥，通過快速通斷產(chǎn)生的階梯式空氣射流射向試驗樣片。光電倍增管和動態(tài)壓力傳感器將信號輸出至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本實用新型構成簡單，容易搭建，無需復雜的數(shù)據(jù)處理過程即可確定被測壓敏涂料的響應時間。
【專利說明】空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及壓敏涂料性能測定技術，特別是涉及空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]壓力敏感涂料技術是20世紀80年代基于發(fā)光分子(壓敏涂料中的活性成分)的氧猝滅現(xiàn)象發(fā)展起來的一項先進的壓力測量技術，通過測量發(fā)光分子受到激勵光源激發(fā)而發(fā)射出的熒光的強度或壽命來獲得空氣壓力。壓敏涂料技術具有非接觸、對流場影響小、空間分辨率高、試驗周期短、經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點，在國內(nèi)外受到了廣泛的關注和應用，發(fā)展十分迅速。
[0003]壓敏涂料是壓力敏感涂料技術的物質(zhì)載體，起到壓力傳感器的作用。壓敏涂料的性能直接關系到其適用范圍和測量數(shù)據(jù)的精準度，具體性能指標包括吸收光譜、發(fā)射光譜、光降解率、溫度靈敏度特性、壓力靈敏度特性、適用的溫度范圍、響應時間特性等。
[0004]在壓敏涂料的性能指標中，響應時間特性決定了壓敏涂料能否快速地響應壓力變化，以及適用壓力測量的試驗類型(定常壓力測量和非定常壓力測量)，是壓敏涂料一個非常重要的性能指標。由于在非定常壓力測量試驗中，模型表面存在快速甚至高頻的壓力變化，所以需要壓敏涂料具有非常短的響應時間，才能很好地再現(xiàn)壓力變化過程，而定常壓力測量不需要壓敏涂料具有快速響應的特性。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是，提供一種系統(tǒng)構成簡單，容易搭建，測量無需復雜的數(shù)據(jù)處理過程的空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)。
[0006]采用的技術方案是:
[0007]空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)，包括空氣射流發(fā)生裝置、用于噴涂壓敏涂料的試驗樣片、埋于試驗樣片表面，用于監(jiān)測試驗樣片表面壓力變化的動態(tài)壓力傳感器、用于激發(fā)壓敏涂料發(fā)射熒光的激光器、用于采集壓敏涂料發(fā)射熒光信號的光電倍增管、用于采集動態(tài)壓力傳感器和光電倍增管輸出信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所述的空氣射流發(fā)生裝置由空氣源通過輸氣管依次連接截止閥、減壓閥和快速閥組成。所述試驗樣片設置在空氣射流發(fā)生裝置的快速閥正前方，試驗樣片表面噴涂有壓敏涂料，動態(tài)壓力傳感器埋于試驗樣片表面。面對試驗樣片在空氣射流發(fā)生裝置一側(cè)設置激光器和光電倍增管，激光器發(fā)射的激光持續(xù)照射試驗樣片。所述空氣射流發(fā)生裝置的快速閥，通過快速通斷產(chǎn)生的階梯式空氣射流射向試驗樣片。所述的光電倍增管和動態(tài)壓力傳感器將信號輸出至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0008]空氣射流法壓敏涂料響應時間的測量，包括的步驟如下:
[0009]步驟一，清潔試驗樣片表面，噴涂被測壓敏涂料并進行烘干，待涂料固化以后將動態(tài)壓力傳感器埋入試驗樣片表面的測量孔；
[0010]步驟二，將試驗樣片固定在快速閥前方，并將覆著有壓敏涂料的一面朝向快速閥氣流出口，打開激光器，調(diào)整激光器的位置，使激光照射在試驗樣片上且光斑位置盡量靠近壓力測量孔；
[0011]步驟三，打開光電倍增管，將光電倍增管的感光面對準試驗樣片被激光照射的區(qū)域；
[0012]步驟四，打開截止閥，調(diào)節(jié)減壓閥至設定的輸出壓力，打開快速閥，產(chǎn)生階梯式空氣射流，試驗樣片受到空氣射流沖擊，表面壓力產(chǎn)生階梯式變化；
[0013]步驟五，用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收動態(tài)壓力傳感器和光電倍增管的數(shù)據(jù)，分析動態(tài)壓力傳感器和光電倍增管的數(shù)據(jù)，確定被測壓敏涂料的響應時間。
[0014]本實用新型的工作原理
[0015]連續(xù)式激光光源對試驗樣片上靠近埋設動態(tài)壓力傳感器的位置進行持續(xù)照射，激發(fā)壓敏涂料發(fā)射出熒光；利用空氣射流發(fā)生裝置產(chǎn)生的階梯式變化的空氣射流在試驗樣片表面受到光源照射的位置產(chǎn)生階梯式的壓力變化；光電倍增管實時檢測壓敏涂料光致發(fā)光強度；通過分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收到的動態(tài)壓力傳感器和光電倍增管的測量數(shù)據(jù)，獲得壓敏涂料的響應時間，被測壓敏涂料的響應時間為動態(tài)壓力傳感器檢測到壓力開始發(fā)生階梯式變化的時刻，到光電倍增管采集的熒光強度變化90%的時刻之間的時間。
[0016]本實用新型的優(yōu)點是:
[0017]I系統(tǒng)構成簡單，容易搭建；
[0018]2測量原理簡單，無需復雜的數(shù)據(jù)處理過程即可確定被測壓敏涂料的響應時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)不意圖。
【具體實施方式】
[0020]空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)，包括空氣射流發(fā)生裝置、用于噴涂壓敏涂料的試驗樣片5、埋于試驗樣片表面，用于監(jiān)測試驗樣片5表面壓力變化的動態(tài)壓力傳感器6、用于激發(fā)壓敏涂料發(fā)射熒光的激光器7、用于采集壓敏涂料發(fā)射熒光信號的光電倍增管8、用于采集動態(tài)壓力傳感器和光電倍增管輸出信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9。所述的空氣射流發(fā)生裝置由空氣源I通過輸氣管依次連接截止閥2、減壓閥3和快速閥4組成。所述試驗樣片5設置在空氣射流發(fā)生裝置的快速閥4正前方，試驗樣片5表面噴涂有壓敏涂料，動態(tài)壓力傳感器6埋于試驗樣片5表面。面對試驗樣片5在空氣射流發(fā)生裝置一側(cè)設置激光器7和光電倍增管8，激光器7發(fā)射的激光持續(xù)照射試驗樣片5。所述空氣射流發(fā)生裝置的快速閥4，通過快速通斷產(chǎn)生的階梯式空氣射流射向試驗樣片5。所述的光電倍增管8和動態(tài)壓力傳感器6將信號輸出至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9。
[0021]空氣射流法壓敏涂料響應時間的測量，包括的步驟如下:
[0022]1、試驗前，清潔試驗樣片5表面，噴涂被測壓敏涂料并進行烘干，待涂料固化以后將動態(tài)壓力傳感器6埋入試驗樣片表面的測量孔；
[0023]2、將試驗樣片5固定在快速閥4前方，并將覆著有壓敏涂料的一面朝向快速閥氣流出口，打開激光器7，調(diào)整激光器的位置，使激光照射在試驗樣片上且光斑位置盡量靠近壓力測量孔；[0024]3、打開光電倍增管8，將光電倍增管的感光面對準試驗樣片5被激光照射的區(qū)域；
[0025]4、打開截止閥2，調(diào)節(jié)減壓閥3至設定的輸出壓力，打開快速閥4，產(chǎn)生階梯式空氣射流，試驗樣片受到空氣射流沖擊，表面壓力產(chǎn)生階梯式變化；
[0026]5、用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9接收動態(tài)壓力傳感器6和光電倍增管8的數(shù)據(jù)，分析動態(tài)壓力傳感器6和光電倍增管8的數(shù)據(jù)，確定被測壓敏涂料的響應時間。被測壓敏涂料的響應時間為動態(tài)壓力傳感器檢測到壓力開始發(fā)生階梯式變化的時刻，到光電倍增管采集的熒光強度變化90%的時刻之間的時間。所述構成空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)。
【權利要求】
1.空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統(tǒng)，包括空氣射流發(fā)生裝置、用于噴涂壓敏涂料的試驗樣片(5)、埋于試驗樣片表面，用于監(jiān)測試驗樣片表面壓力變化的動態(tài)壓力傳感器(6)、用于激發(fā)壓敏涂料發(fā)射熒光的激光器(7)、用于采集壓敏涂料發(fā)射熒光信號的光電倍增管(8)、用于采集動態(tài)壓力傳感器和光電倍增管輸出信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)，其特征在于所述的空氣射流發(fā)生裝置由空氣源(I)通過輸氣管依次連接截止閥(2)、減壓閥(3)和快速閥(4)組成，所述試驗樣片(5)設置在空氣射流發(fā)生裝置的快速閥(4)正前方，試驗樣片(5)表面噴涂有壓敏涂料，動態(tài)壓力傳感器(6)埋于試驗樣片(5)表面，面對試驗樣片(5)在空氣射流發(fā)生裝置一側(cè)設置激光器(7)和光電倍增管(8)，激光器(7)發(fā)射的激光持續(xù)照射試驗樣片(5)，所述空氣射流發(fā)生裝置的快速閥(4)，通過快速通斷產(chǎn)生的階梯式空氣射流射向試驗樣片(5)，所述的光電倍增管(8)和動態(tài)壓力傳感器(6)將信號輸出至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(9)。
【文檔編號】G01N21/64GK203502349SQ201320425767
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權日:2013年7月17日
【發(fā)明者】趙民, 尚金奎, 馬曉光, 衷洪杰, 王鵬, 宋孝宇 申請人:中國航空工業(yè)集團公司沈陽空氣動力研究所