本發(fā)明涉及一種風(fēng)洞試驗(yàn)中模型表面摩阻測量領(lǐng)域，特別是一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)：

在高速飛行環(huán)境下，摩阻在飛行器總阻力中所占的比例較大，不僅影響著飛行器的氣動(dòng)力性能，還對(duì)氣動(dòng)熱有很大影響。作為流體力學(xué)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，摩阻預(yù)測研究受到人們的重視，世界各國的研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)都投入很大力量來研究摩阻。由于受到流動(dòng)流態(tài)的影響，尤其是在高超聲速條件下流動(dòng)由層流轉(zhuǎn)捩至湍流狀態(tài)，摩阻的預(yù)測無論風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)還是數(shù)值模擬都存在一定困難，這種困難的根源在于摩阻絕對(duì)量值很小以及流動(dòng)的復(fù)雜性。

近年來，我國逐漸研發(fā)出了利用剪切敏感液晶測量摩阻的技術(shù)，但如何將液晶的變色響應(yīng)與摩擦力的絕對(duì)量值建立直接聯(lián)系一直是一個(gè)制約技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的難點(diǎn)。以往的標(biāo)定方法通常要依賴建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流場，再借助其它傳感器進(jìn)行對(duì)比測量，方法繁復(fù)的同時(shí)，還不容易控制，并且會(huì)引入其它誤差，不能很好的滿足試驗(yàn)精準(zhǔn)度要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，不必借助其它傳感器，直接獲得結(jié)果，測量結(jié)果不受其它傳感器精度影響，加載易調(diào)節(jié)控制，提高了標(biāo)定精度。裝置體積小，結(jié)構(gòu)簡單，可維護(hù)性高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，包括玻璃盤、外蓋、托盤、測量臺(tái)、底座、定滑輪和砝碼；其中，底座為圓盤機(jī)構(gòu)，且底座水平放置在最低端；測量臺(tái)豎直固定在底座的上表面；托盤固定安裝在底座的上表面；玻璃盤固定安裝在托盤的上表面；外蓋固定安裝在托盤的上表面；玻璃盤的外邊緣通過外蓋進(jìn)行限位固定；定滑輪固定安裝在底座的邊緣處；砝碼通過非彈性繩索與外蓋側(cè)邊緣固定連接，且非彈性繩索放置在定滑輪上。

在上述的一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，所述的托盤的中間設(shè)置有通孔；側(cè)量臺(tái)固定安裝在底座的中心位置；測量臺(tái)的頂端穿過托盤的通孔與玻璃盤的下表面接觸；側(cè)量臺(tái)、托盤和玻璃盤豎直同心放置。

在上述的一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，所述玻璃盤直徑為90-110mm；厚度為8-12mm，通光率＞95％。

在上述的一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，所述測量臺(tái)為圓柱結(jié)構(gòu)，直徑為28-32mm；測量臺(tái)的上表面涂有液晶涂層，液晶涂層厚度為20-30μm；且測量臺(tái)材料為硬鋁。

在上述的一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，所述定滑輪設(shè)置在豎直方向上與外蓋等高的位置，實(shí)現(xiàn)非彈性繩索在砝碼的重量下對(duì)外蓋的外側(cè)邊緣施加水平剪切力。

在上述的一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，所述的砝碼質(zhì)量為1-15g。

在上述的一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，在玻璃盤上表面中心的正上方固定安裝有白光光源，所述白光光源色溫為4900-5100K。

在上述的一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，在玻璃盤上表面的上方固定安裝有相機(jī)。

在上述的一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，所述相機(jī)與玻璃盤中心位置法線夾角a為30-60°，且相機(jī)固定安裝在定滑輪的對(duì)面。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明采用了采用簡單直接的靜摩擦力作為加載輸入，比起氣體噴流更容易獲得，提高了經(jīng)濟(jì)性，加載大小更容易調(diào)節(jié)，提高了標(biāo)定精度；

(2)本發(fā)明整個(gè)標(biāo)定裝置體積小，結(jié)構(gòu)簡單，可維護(hù)性高；

(3)本發(fā)明加載的摩擦力可以通過簡明的理論公式計(jì)算得到，不需要依賴其它傳感器來給出加載的摩擦力數(shù)值，避免了其它傳感器誤差對(duì)標(biāo)定精度產(chǎn)生負(fù)面影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明標(biāo)定裝置俯視圖；

圖2為本發(fā)明標(biāo)定裝置正視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

利用靜摩擦力來作為標(biāo)定所需要的標(biāo)準(zhǔn)輸入，從而觀察感應(yīng)元件——液晶涂層——對(duì)摩擦力的響應(yīng)，得出所需的標(biāo)定數(shù)據(jù)。液晶涂層是一種對(duì)剪切力敏感的材料，當(dāng)受到剪切作用時(shí)，液晶對(duì)外界反射光的波長會(huì)發(fā)生變化，讓人能觀察到液晶顏色發(fā)生改變，而在順著剪切力作用的方向上所能觀察到的顏色變化最大。因此，可以在施加了液晶涂層的物體表面上放置一塊玻璃，玻璃與液晶涂層直接接觸，以砝碼通過定滑輪來對(duì)其施加橫向拉力(不大于最大靜摩擦力)，并在橫向拉力的作用方向上用相機(jī)以一定的俯仰角觀察記錄液晶涂層的顏色變化，最終計(jì)算標(biāo)定出顏色變化與加載的剪切力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

如圖1所示為標(biāo)定裝置俯視圖，由圖可知，一種針對(duì)液晶涂層的摩擦阻力標(biāo)定裝置，包括玻璃盤1、外蓋2、托盤3、測量臺(tái)4、底座5、定滑輪6和砝碼7；其中，底座5為圓盤機(jī)構(gòu)，且底座5水平放置在最低端；測量臺(tái)4豎直固定在底座5的上表面；托盤3固定安裝在底座5的上表面；玻璃盤1固定安裝在托盤3的上表面；外蓋2固定安裝在托盤3的上表面；玻璃盤1的外邊緣通過外蓋2進(jìn)行限位固定；定滑輪6固定安裝在底座5的邊緣處；砝碼7通過非彈性繩索與外蓋2側(cè)邊緣固定連接，且非彈性繩索放置在定滑輪6上，砝碼7質(zhì)量為1-15g。

其中玻璃盤1直徑為90-110mm；厚度為8-12mm，通光率＞95％。

定滑輪6設(shè)置在豎直方向上與外蓋2等高的位置，實(shí)現(xiàn)非彈性繩索在砝碼7的重量下對(duì)外蓋2的外側(cè)邊緣施加水平剪切力。

如圖2所示為標(biāo)定裝置正視圖，由圖可知，托盤3的中間設(shè)置有通孔；側(cè)量臺(tái)4固定安裝在底座5的中心位置；測量臺(tái)4的頂端穿過托盤3的通孔與玻璃盤1的下表面接觸；側(cè)量臺(tái)4、托盤3和玻璃盤1豎直同心放置。

測量臺(tái)4為圓柱結(jié)構(gòu)，直徑為28-32mm；測量臺(tái)4的上表面涂有液晶涂層，液晶涂層厚度為20-30μm；且測量臺(tái)4材料為硬鋁。

在玻璃盤1上表面中心的正上方固定安裝有白光光源8，所述白光光源8色溫為4900-5100K。

在玻璃盤1上表面的上方固定安裝有相機(jī)9；相機(jī)9與玻璃盤1中心位置法線夾角a為30-60°，且相機(jī)9固定安裝在定滑輪6的對(duì)面。

標(biāo)定過程：在側(cè)量臺(tái)4頂面上噴涂上一層對(duì)剪切敏感的液晶涂層。待液晶涂層干燥穩(wěn)定以后，將一塊光學(xué)玻璃盤1至于放置在側(cè)量臺(tái)4頂面上，并保持兩者圓心正對(duì)。將整個(gè)裝置置于暗室之中，采用色溫5000K左右的近似日光的白光光源正對(duì)側(cè)量臺(tái)4頂面給予照明，同時(shí)在加載用定滑輪6的對(duì)側(cè)布置相機(jī)9。首先拍照記錄初始的液晶涂層顏色，之后逐步增加等量的砝碼，并記錄相應(yīng)的顏色。當(dāng)加載的砝碼能夠覆蓋應(yīng)用目的量程后結(jié)束加載。將所記錄的數(shù)字化圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，采用圖像處理技術(shù)，將所得的顏色量化，得到一組描述顏色的數(shù)據(jù)。得到一組描述摩擦力大小的顏色數(shù)據(jù)。通過擬合以上兩組數(shù)據(jù)得出最終的標(biāo)定曲線。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。