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空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統的制作方法
【專利摘要】空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統，包括空氣射流發生裝置、試驗樣片、動態壓力傳感器、激光器、光電倍增管、數據采集系統。空氣射流發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生裝置一側設置激光器和光電倍增管，空氣射流發生裝置的快速閥，通過快速通斷產生的階梯式空氣射流射向試驗樣片。光電倍增管和動態壓力傳感器將信號輸出至數據采集系統。本實用新型構成簡單，容易搭建，無需復雜的數據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
【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。
【背景技術】
[0002]壓力敏感涂料技術是20世紀80年代基于發光分子(壓敏涂料中的活性成分)的氧猝滅現象發展起來的一項先進的壓力測量技術，通過測量發光分子受到激勵光源激發而發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、經濟效益顯著等優點，在國內外受到了廣泛的關注和應用，發展十分迅速。
[0003]壓敏涂料是壓力敏感涂料技術的物質載體，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據的精準度，具體性能指標包括吸收光譜、發射光譜、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。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是，提供一種系統構成簡單，容易搭建，測量無需復雜的數據處理過程的空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統。
[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，包括空氣射流發生裝置、用于噴涂壓敏涂料的試驗樣片、埋于試驗樣片表面，用于監測試驗樣片表面壓力變化的動態壓力傳感器、用于激發壓敏涂料發射熒光的激光器、用于采集壓敏涂料發射熒光信號的光電倍增管、用于采集動態壓力傳感器和光電倍增管輸出信號的數據采集系統。所述的空氣射流發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生裝置一側設置激光器和光電倍增管，激光器發射的激光持續照射試驗樣片。所述空氣射流發生裝置的快速閥，通過快速通斷產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壓力傳感器將信號輸出至數據采集系統。
[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域；
[0012]步驟四，打開截止閥，調節減壓閥至設定的輸出壓力，打開快速閥，產生階梯式空氣射流，試驗樣片受到空氣射流沖擊，表面壓力產生階梯式變化；
[0013]步驟五，用數據采集系統接收動態壓力傳感器和光電倍增管的數據，分析動態壓力傳感器和光電倍增管的數據，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]連續式激光光源對試驗樣片上靠近埋設動態壓力傳感器的位置進行持續照射，激發壓敏涂料發射出熒光；利用空氣射流發生裝置產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光強度；通過分析數據采集系統接收到的動態壓力傳感器和光電倍增管的測量數據，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壓力傳感器檢測到壓力開始發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]本實用新型的優點是:
[0017]I系統構成簡單，容易搭建；
[0018]2測量原理簡單，無需復雜的數據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，包括空氣射流發生裝置、用于噴涂壓敏涂料的試驗樣片5、埋于試驗樣片表面，用于監測試驗樣片5表面壓力變化的動態壓力傳感器6、用于激發壓敏涂料發射熒光的激光器7、用于采集壓敏涂料發射熒光信號的光電倍增管8、用于采集動態壓力傳感器和光電倍增管輸出信號的數據采集系統9。所述的空氣射流發生裝置由空氣源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在空氣射流發生裝置一側設置激光器7和光電倍增管8，激光器7發射的激光持續照射試驗樣片5。所述空氣射流發生裝置的快速閥4，通過快速通斷產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和動態壓力傳感器6將信號輸出至數據采集系統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被激光照射的區域；
[0025]4、打開截止閥2，調節減壓閥3至設定的輸出壓力，打開快速閥4，產生階梯式空氣射流，試驗樣片受到空氣射流沖擊，表面壓力產生階梯式變化；
[0026]5、用數據采集系統9接收動態壓力傳感器6和光電倍增管8的數據，分析動態壓力傳感器6和光電倍增管8的數據，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壓力傳感器檢測到壓力開始發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。
【權利要求】
1.空氣射流法壓敏涂料響應時間測量系統，包括空氣射流發生裝置、用于噴涂壓敏涂料的試驗樣片(5)、埋于試驗樣片表面，用于監測試驗樣片表面壓力變化的動態壓力傳感器(6)、用于激發壓敏涂料發射熒光的激光器(7)、用于采集壓敏涂料發射熒光信號的光電倍增管(8)、用于采集動態壓力傳感器和光電倍增管輸出信號的數據采集系統(9)，其特征在于所述的空氣射流發生裝置由空氣源(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)在空氣射流發生裝置一側設置激光器(7)和光電倍增管(8)，激光器(7)發射的激光持續照射試驗樣片(5)，所述空氣射流發生裝置的快速閥(4)，通過快速通斷產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)和動態壓力傳感器(6)將信號輸出至數據采集系統(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 優先權日:2013年7月17日
【發明者】趙民, 尚金奎, 馬曉光, 衷洪杰, 王鵬, 宋孝宇 申請人:中國航空工業集團公司沈陽空氣動力研究所