專利名稱:一種非接觸式表面壓力分布測量裝置的制作方法
技術領域:
本實用新型涉及一種測量裝置,尤其是一種測量物體表面壓力分布的裝置。
背景技術:
在航空航天技術及各類工業(yè)生產、研究中,經常需要對物體的表面壓力情況進行測量,以便對物體表面壓力的分布進行分析和研究?,F有技術通常是直接將壓力傳感器安裝在被測物體的表面上或在物體表面設置測壓孔再將壓力信號傳輸給壓力傳感器來實現壓力的測量。壓力傳感器是將壓力信號轉換為微弱電信號,微弱電信號經放大及信號處理還原出此點的壓力值。將這些壓力點的數據進行組合得出物體表面壓力的分布。
如申請?zhí)枮?00410033380.5,名為“表面壓力分布傳感器”的專利即公開了一種表面壓力分布傳感器,該表面壓力分布傳感器通過墊片分開一定間隔的間隙對向配置的行配線部和列配線部。行配線部由玻璃基板沿第1方向平行排列配置在該玻璃基板上的多個行配線和覆蓋該行配線的絕緣膜構成。列配線部由可撓性薄膜和沿第2方向平行排列配置在該可撓性薄膜上的多個列配線構成。這種表面壓力分布傳感器,能長期穩(wěn)定地檢測表面壓力分布,且能以簡單構成低成本制造。
但是直接將壓力傳感器或者測壓孔安置在被測物體表面的現有測量技術仍然有很大的局限性,即由于加裝了傳感器所產生的被測物體表面的形變容易引起對被測物體表面壓力分布的測量誤差。
發(fā)明內容為了克服現有技術存在表面形變引起測量誤差的不足,本實用新型提供了一種非接觸式表面壓力分布測量裝置,避免了加裝傳感器引起的測量誤差。
本實用新型由信號發(fā)生器、信號調制器、光波發(fā)生器、光波發(fā)射器、壓力薄膜、光波接收器、放大濾波器、AD轉換器、工業(yè)控制計算機、移動云臺及其驅動機構組成。其中信號發(fā)生器通過信號調制器連接光波發(fā)生器,光波發(fā)生器連接光波發(fā)射器,光波發(fā)射器發(fā)出測量光波,通過覆蓋在被測物體表面上的壓力薄膜反射到光波接收器,光波接收器經過放大濾波器及AD轉換器連接工業(yè)控制計算機,通過工業(yè)控制計算機由反射光波的諧振頻率計算出該點的壓力值,并由工業(yè)控制計算機控制驅動機構驅動移動云臺對物體表面進行掃描從而得到被測物體表面壓力分布。
作為本實用新型的一個優(yōu)選方案,所述光波發(fā)射器和光波接收器同時安裝在所述的移動云臺上。
作為本實用新型的另一個優(yōu)選方案,所述壓力薄膜采用高分子敏感材料PVDF薄膜。
本實用新型提供了一種非接觸式測量表面壓力分布的裝置,避免了由于加裝傳感器所產生的形變導致被測物體表面壓力分布的測量誤差,能夠精確的在同一種狀態(tài)下得到表面壓力分布的數據,對于工業(yè)測量等有廣闊的應用前景。
附圖1是本實用新型的原理方框圖。
附圖2是本實用新型一個優(yōu)選實施例的電路圖。
附圖3是本實用新型另一個優(yōu)選實施例的電路圖。
具體實施方式
圖2給出了一個優(yōu)選實施例的電路圖。
信號發(fā)生器由四塊型號為MC741的集成電路U1、集成電路U2、集成電路U3、集成電路U4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電位器W1、可變電容C1、可變電容C2、二極管D1和二極管D2組成。集成電路U1第2腳連接電位器W1滑動端,電位器W1的一個固定端連接15V直流電壓,另一固定端連接-15V直流電壓。電阻R1一端連接集成電路U1第6腳,另一端連接電阻R2和二極管D1的陽極,二極管D1的陰極連接二極管D2的陽極,二極管D2的陰極接地。電阻R2另一端連接集成電路U2的第2腳和可變電容C1。集成電路U2第3腳接地。可變電容C1的另一端連接集成電路U2第6腳和集成電路U3第2腳。集成電路U3第3腳接地,集成電路U3的第6腳連接電阻R3,電阻R3另一端連接集成電路U4第2腳和可變電容C2,可變電容C2另一端連接集成電路U4第6腳和集成電路U1第3腳,集成電路U4第3腳接地。
型號為TSH512的集成電路U5集成了信號調制器、光波發(fā)生器兩個功能。集成電路U5的A端連接集成電路U3第6腳、電阻R3。集成電路U5的B端連接集成電路U4第6腳、集成電路U1第3腳、可變電容C2。集成電路U5的第31腳連接集成電路U5的第26腳。
光波發(fā)射器由型號為9011的晶體三極管T1、型號為2N3019的晶體三極管T2和型號為GL3S的紅外發(fā)射二極管D3組成。三極管T1的基極連接集成電路U5第26腳和第31腳,發(fā)射極連接三極管T2的基極,集電極連接三極管T2的集電極和二極管D3的陰極。三極管T2的發(fā)射極接地。二極管D3的陽極連接5V直流電壓,發(fā)射紅外光射向測量表面。
壓力薄膜Bm采用高分子敏感材料PVDF波膜,貼覆在測量物體表面CLM上。
光波接收器由型號為SFH506-38的紅外接收二極管D4和型號為TSH512的紅外接收集成電路U6組成。紅外接收二極管D4接收由壓力薄膜Bm反射的紅外光線。二極管D4的陰極連接集成電路U6的第6腳,陽極連接5V直流電壓。集成電路U6的第31腳接地。
放大濾波器由兩塊型號為MC741的集成電路U7、集成電路U8、石英晶體濾波器IC1、石英晶體濾波器IC2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9組成。電阻R4一端連接集成電路U6第26腳,另一端連接集成電路U7第3腳和電阻R6。電阻R5一端連接集成電路U6第30腳,另一端連接集成電路U8第3腳和電阻R7。電阻R6另一端連接集成電路U7第6腳和電阻R8。電阻R7另一端連接集成電路U8第6腳和電阻R9。集成電路U7和集成電路U8的第2腳接地。電阻R8另一端連接石英晶體濾波器IC1第1腳。電阻R9另一端連接石英晶體濾波器IC2第1腳。濾波器IC1和濾波器IC2的第3腳接地。
AD轉換器采用型號為CS5361的兩通道AD轉換卡U9,安裝在工業(yè)控制計算機U10中。AD轉換卡U9的A端連接石英晶體濾波器IC1第2腳,B端連接石英晶體濾波器IC2第2腳。
工業(yè)控制計算機U10通過測量出的反射光波的諧振頻率計算出該點的壓力值。
移動云臺上安裝了型號為PTS-301的驅動機構U11。根據需要計算機U10控制移動云臺對物體表面進行掃描從而得到被測物體表面壓力分布。
圖3給出了另一個優(yōu)選實施例的電路圖。
信號發(fā)生器由四塊型號為MC741的集成電路U1、集成電路U2、集成電路U3、集成電路U4、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電位器W1、可變電容C1、可變電容C2、二極管D1和二極管D2組成。集成電路U1第2腳連接電位器W1滑動端,電位器W1的一個固定端連接15V直流電壓,另一固定端連接-15V直流電壓。電阻R1一端連接集成電路U1第6腳,另一端連接電阻R2和二極管D1的陽極,二極管D1的陰極連接二極管D2的陽極,二極管D2的陰極接地。電阻R2另一端連接集成電路U2的第2腳和可變電容C1。集成電路U2第3腳接地??勺冸娙軨1的另一端連接集成電路U2第6腳和集成電路U3第2腳。集成電路U3第3腳接地,集成電路U3的第6腳連接電阻R3,電阻R3另一端連接集成電路U4第2腳和可變電容C2,可變電容C2另一端連接集成電路U4第6腳和集成電路U1第3腳,集成電路U4第3腳接地。
型號為460-10的藍寶石固體激光發(fā)射器U5集成了信號調制器、光波發(fā)生器、光波發(fā)射器三個功能。固體激光發(fā)射器U5的IN+端連接集成電路U3第6腳、電阻R3,發(fā)射器U5的IN-端連接集成電路U4的第6腳和集成電路U1的第3腳、可變電容C2。激光光束射向被測表面。
壓力薄膜Bm采用高分子敏感材料PVDF薄膜,貼覆在測量物體表面CLM上。
光波接收器由型號為KSS-720A的激光接收器的U5、電位器W2組成。接收器U5的OUT+端連接電位器W2的滑動端,電位器W2的一個固定端連接電阻R4,另一個固定端連接電阻R5。U5的OUT-端接地。
放大濾波器由型號為MC741集成電路U7、MC741集成電路U8、石英晶體濾波器IC1、石英晶體濾波器IC2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8和電阻R9組成。電阻R4的一端連接電位器W2的一個固定端,另一端連接集成電路U7第3腳和電阻R6。電阻R5的一端連接電位器W2的另一個固定端,電阻R5另一端連接集成電路U8第3腳和電阻R7。電阻R6另一端連接集成電路U7第6腳和電阻R8,電阻R7另一端連接集成電路U8第6腳和電阻R9。集成電路U7第2腳接地,集成電路U8第2腳接地。電阻R8另一端連接石英晶體濾波器IC1第1腳,電阻R9另一端連接石英晶體濾波器IC2第1腳。濾波器IC1第3腳接地,濾波器IC2第3腳接地。
AD轉換器采用型號為CS5361的兩通道AD轉換卡U9,安裝在工業(yè)控制計算機U10中。AD轉換卡U9的A端連接石英晶體濾波器IC1第2腳,B端連接石英晶體濾波器IC2第2腳。
工業(yè)控制計算機U10通過測量出的反射光波的諧振頻率計算出該點的壓力值。
移動云臺上安裝了型號為PTS-301的驅動機構U11。根據需要計算機U10控制移動云臺對物體表面進行掃描從而得到被測物體表面壓力分布。
權利要求1.一種非接觸式表面壓力分布測量裝置,包括信號發(fā)生器、信號調制器、光波發(fā)生器、光波發(fā)射器、壓力薄膜、光波接收器、放大濾波器、AD轉換器、工業(yè)控制計算機、移動云臺及其驅動機構,其特征在于信號發(fā)生器通過信號調制器連接光波發(fā)生器,光波發(fā)生器連接光波發(fā)射器,通過貼覆在被測物體表面上的壓力薄膜反射測量光波到光波接收器,光波接收器經過放大濾波器及AD轉換器連接工業(yè)控制計算機,并由工業(yè)控制計算機控制驅動機構驅動移動云臺。
2.根據權利要求1所述的測量裝置,其特征在于所述光波發(fā)射器和光波接收器同時安裝在所述的移動云臺上。
3.根據權利要求1所述的測量裝置,其特征在于所述壓力薄膜采用高分子敏感材料PVDF薄膜。
專利摘要一種非接觸式表面壓力分布測量裝置。為了克服現有技術存在表面形變引起測量誤差的不足,提供了一種測量裝置,其中信號發(fā)生器通過信號調制器和光波發(fā)生器連接光波發(fā)射器,發(fā)出測量光波,通過覆蓋在被測物體表面上的壓力薄膜反射到光波接收器,經過放大濾波器及AD轉換器連接工業(yè)控制計算機,由反射光波的諧振頻率計算出該點的壓力值,并由工業(yè)控制計算機控制驅動機構驅動移動云臺對物體表面進行掃描從而得到物體表面的壓力分布。本實用新型避免了由于加裝傳感器所產生的形變導致被測物體表面壓力分布的測量誤差,能夠精確的在同一種狀態(tài)下得到表面壓力分布的數據,有廣闊的應用前景。
文檔編號G01L1/24GK2789745SQ20052007859
公開日2006年6月21日 申請日期2005年4月11日 優(yōu)先權日2005年4月11日
發(fā)明者金承信 申請人:西北工業(yè)大學